ENSEIGNER LA PHYSIQUE (2), Approche historique au collège et au lycée

1. Création de la Commission Lagarrigue - Mise en avant des situations concrètes et de l'étude expérimentale des phénomènes

Un malaise grandit ainsi, peu à peu, au sein de la communauté scientifique : "L'enseignement des sciences expérimentales ne parvient pas à réaliser, en France, tout ce qu'on attend de lui. Il devrait initier les enfants à la technique et leur révéler les lois de la nature, leur apprendre à réaliser des expériences et leur révéler l'esprit scientifique. S'il n'y parvient pas, cela tient en partie à la manière dont il est présenté et en partie à l'ensemble dans lequel il s'insère"[cclxxxviii].

Sous l'impulsion de l'un des physiciens les plus éminents de l'époque, le professeur Brossel, alors Président de la Société de Physique (SFP), un groupe de travail est créé comprenant des représentants de l'Union des Physiciens (UDP), de la Société chimique de France (SCF) et de la Société Française de Physique. "Ce groupe avait pour but d'examiner la situation actuelle de l'enseignement des sciences physiques dans le second degré. Les raisons de s'alarmer ne manquaient pas. La première, qui mesure en quelque sorte le malaise de cet enseignement, est la désaffection sensible des élèves vis-à-vis des sections scientifiques : terminales C par exemple, avec pour conséquence la stabilisation , la diminution parfois des candidats étudiants aux sections MP et PC de nos universités. La deuxième, c'est la suppression de la physique eu baccalauréat en terminale A. Il nous paraît extrêmement grave que la grande majorité des futurs cadres de la nation ne reçoive pratiquement pas de formation aux sciences expérimentales. Indépendamment du rôle essentiel que jouent ces sciences dans l'économie d'une nation moderne, elles semblent l'outil idéal de formation de l'esprit pour compléter ce qu'un enseignement de plus en plus abstrait des mathématiques, certes nécessaire, apporte à l'esprit. La référence constante à l'expérimentation, au réel, le fait d'aborder un même problème avec des approches si différentes et parfois contradictoires, font des sciences physiques l'instrument le mieux adapté à la préparation aux multiples problèmes de la vie qui se présentent rarement avec la beauté d'un problème mathématique parfaitement défini.[…]  Outre l'intérêt pratique certain de l'enseignement des sciences physiques, aussi bien comme formation de l'esprit que par leur contenu même, nous aimerions donner aux élèves surtout à ceux des sections littéraires, un aperçu de la richesse intellectuelle et philosophique de ce qu'on appelle, depuis le début du siècle, la "Physique moderne" […]  En cette moitié du XXe siècle, on ne saurait concevoir un homme cultivé qui n'ait pas au moins un aperçu de ces problèmes et de la richesse de nos connaissances"[cclxxxix].

La vétusté des programmes est aussi un argument décisif dans la demande de changement : "Les programmes […] n'ont pas évolué depuis des décennies […] Première conséquence : un décalage croissant vis-à-vis des mathématiques, déjà élaborées [trop peut être] enseignées au même moment aux mêmes élèves"[ccxc]. Les physiciens universitaires sont les plus ardents défenseurs de la rénovation : "Les sciences physiques ont vu un prodigieux développement depuis le début du siècle, surtout ces trente dernières années. Nos enfants en voient les manifestations tous les jours, mais s'étonnent et de désespèrent du caractère archaïque et souvent rébarbatif de l'enseignement actuel des sciences physiques."[ccxci]

Aussi, les trois sociétés scientifiques (SFP, UDP et SCF) présentent en 1970 un rapport demandant une rénovation en profondeur de l'Enseignement des Sciences physiques. Ce projet s'inscrit dans un contexte d'allongement de la scolarité obligatoire — tous les élèves doivent aller jusqu'en classe de 3ème — ainsi que de rénovation des enseignements : les mathématiques avec la réforme Lichnérowicz et les classes préparatoires avec la réforme Fouchet-Aigrain. A ces préoccupations disciplinaires s'ajoute que, dans cette même période, se développe un enseignement de masse qui impose, en particulier, une redéfinition des buts et des méthodes de l'enseignement de la physique. A l'étranger, les plans de réforme de l'enseignement scientifique constituent des références (PSSC, HPP aux USA et Nuffield en Grande‑Bretagne[ccxcii]).

 Une commission est donc créée en 1970 par le ministre Olivier Guichard. Elle est présidée par André Lagarrigue, physicien, président de la Société française de physique et professeur d'Université à Orsay[ccxciii]. Trois missions lui sont initialement dévolues : amélioration de l'enseignement de la technologie dans le premier cycle (classes de quatrième et de troisième) ; rénovation des contenus et des méthodes de l'enseignement des sciences physiques dans le second cycle ; revoir la formation des maîtres. La seconde commission de 1975 se voit proposer de redéfinir les objectifs et les programmes d'un enseignement des sciences physiques allant de la classe de sixième à la terminale. Il s'agit-là d'un changement d'importance, les sciences physiques n'étant jusqu'alors pas enseignées dans le premier cycle, alors que la technologie l'était à partir de la classe de quatrième. D'où la nécessité d'un profond remaniement : la technologie étant disjointe des sciences physiques et les cadres étant différents, il faut concevoir de manière entièrement nouvelle un enseignement pour les collèges.  C'est, après la Troisième République, la deuxième fois que les sciences physiques interviennent dans les classes de sixième et cinquième.

Dès le début de ses travaux, la Commission dégage les idées essentielles qui doivent la guider. Il en résulte les lignes directrices fondant les nouveaux enseignements. Pour le premier cycle, compte tenu du jeune âge des enfants de sixième et de quatrième, la Commission recommande très explicitement de s'appuyer sur les conclusions des psychologues et des psychopédagogues : l'enfant qui entre en sixième est encore très souvent à un stade d'évolution au  cours duquel il passe d'un mode de pensée actif et concret à un mode plus formel. D'où, puisque les objets suscitent sa curiosité et que, le plus souvent, un phénomène physique les sous-tend, il convient d'enseigner les Sciences physiques en même temps que la technologie : "Les objets techniques, ceux de la vie quotidienne, sont sources de questions scientifiques. A son tour, la connaissance, même élémentaire, permet d'expliquer les objets et d'acquérir dans leur maniement un savoir-faire de base : l'exemple typique d'un sujet où la science et la technologie les plus utilitaires se rejoignent est celui de l'électricité domestique. Pour que ce savoir-faire se développe, il faut que l'enfant manipule, construise et questionne."[ccxciv]. L'introduction de la physique en classe de 6ème, conjointement avec la technologie, est une innovation notable de la Commission. 

Cette façon de fonder les orientations des programmes par un recours aux spécificités de la psychologie de l'apprentissage est remarquable, d'autant que les enseignements de physique qui, jusqu'alors, ne concernaient que le second cycle, mettaient en avant l'objectivité de l'objet d'étude, et par extension abusive, conduisaient à un apprentissage neutre, sans tenir compte de l'apprenant. Or, les travaux de Piaget deviennent des références en matière de psychologie cognitive. La notion de construction des connaissances par l'apprenant, et celle de représentation initiale — déjà évoquée par Bachelard — investit les recherches en didactique. L'approche sensualiste selon laquelle la prise de conscience de la causalité à l'œuvre en physique provient de la répétition des observations, est ébranlée. L'activité de l'élève — déjà perceptible dans le thème beaucoup plus ancien de "méthodes actives", dans l'enseignement élémentaire de l'entre-deux guerres — devient centrale dans son apprentissage. A partir de ces considérations sur le déroulement de l'apprentissage, la Commission insiste sur la part d'initiative à laisser à l'élève et au maître : "Il [l'enseignement des sciences physiques] doit être d'abord, dans les premières classes, l'occasion d'observer, de manipuler, de lier le travail sur les objets et la réflexion"[ccxcv]. Cette direction évoque les idées des prédécesseurs — Brunhold, Lazerges — réclamant pour le second cycle, une activité réelle des enfants. Elle met en avant le caractère expérimental de l'enseignement — parfois, d'allure positiviste — à substituer, dans le second cycle, au caractère de mathématiques appliquées jusqu'alors trop en vigueur dans l'enseignement de la physique.  

Car la question de l'expérimental est l'une des idées fortes défendues par la commission : "L'enseignement des sciences physiques pour échapper à l'abstraction et à cette subordination à son outil mathématique, doit être largement expérimental : si la situation évolue ici sensiblement depuis quelque temps (organisation de travaux pratiques "intégrés"), il n'en reste que trop souvent l'expérience (surtout celle que font eux-mêmes les élèves) sert à "vérifier une loi " trouvée "abstraitement" ; on ne constate que trop rarement la pratique inverse : observation au départ, tentatives théoriques et expérimentales, "loi physique". (Serait-ce d'ailleurs le meilleur schéma ?)"[ccxcvi]. Aussi le rôle et le choix des expériences est-il considéré comme essentiel. Cet aspect doit se retrouver aussi dans l'évaluation : "l'examen devra permettre de vérifier la compréhension physique des phénomènes"[ccxcvii]. L'approche qualitative, et donc expérimentale des phénomènes, doit devenir première, reportant la formalisation à une étude qui fait suite : "…il conviendra d'équilibrer le raisonnement mathématique par une analyse attentive des situations réelles"[ccxcviii].

Cette fois, l'expérimental n'est pas appelé en vertu du caractère naturellement pratique de la physique, mais comme un contrepoids à l'envahissement par les mathématiques : "En regard, c'est l'envahissement par les mathématiques délibérément les plus abstraites […] Faut-il ajouter que cette école de dogmatisme a pour dernier souci, et de motiver ses abstractions par référence initiale à quelque problème concret, et de veiller à fournir aux autres disciplines les outils mathématiques [ou si l'on préfère de "calcul"] qui leur sont nécessaires. […] la pédagogie mathématicienne entend couler l'ensemble des élèves dans le moule unique d'une discussion linéaire à travers une succession figée d'axiomes et de théorèmes."[ccxcix]. Et l'auteur de conclure : "Il va de soi qu'une telle situation accentue le caractère subalterne de la place accordée à l'enseignement des sciences physiques."[ccc].

De plus, un autre argument en faveur de l'expérimental est qu'il vise au développement personnel de l'enfant car "elles [les sciences physiques] aident puissamment l'enfant dans son processus de maturation et la compréhension du monde où il vit : il convient donc de considérer les sciences physiques non pas en elles-mêmes, mais dans ce qu'elles apportent."[ccci] D'ailleurs dans le second cycle, "l'enseignement [des sciences physiques]  […]  doit  […] ne pas être orienté vers les seuls besoins de futurs physiciens ou chimistes"[cccii]. Ce que l'universitaire et physicien M. Hulin confirme: " […] l'enseignement des sciences physiques doit viser non pas à former des physiciens ou des chimistes mais à apporter un élément de culture générale à des élèves très divers. Certains se tourneront vers des carrières médicales, économiques, littéraires ; d'autres même abandonneront le lycée en fin de 3e : il faut d'abord les armer pour leur études ou leurs activités professionnelles futures. L'on ne portera d'ailleurs aucun tort aux futurs physiciens, ingénieurs ou techniciens en considérant les finalités de notre enseignement d'un point de vue général, et sans viser à leur fournir très tôt des connaissances spécifiques adaptées à leurs seuls besoins."[ccciii].En somme, la réforme Lagarrigue met l'accent pour le premier cycle, tout d'abord sur l'absolue nécessité d'avoir réellement recours aux situations quotidiennes spécifiques d'une approche expérimentale et active des phénomènes. Cette conception pédagogique va dans le sens d'une pratique expérimentale réelle de l'enfant, au service d'une construction expérimentale de ses savoirs. Le deuxième point fort et original des propositions est le rapprochement de l'enseignement de la physique de celui d'une technologie rénovée. Cette dernière matière offre souvent des occasions réelles et quotidiennes de questionnement de la nature à travers le phénomène physique qui sous-tend le fonctionnement des objets techniques. D'où le lien privilégié des sciences physiques avec les objets techniques du monde moderne. Le souci d'une participation des élèves dans les cours est alors bien assuré par l'apport d'un objet technique et son analyse qui généralement, peut conduire aux prolongements naturels de l'étude des phénomènes physiques. D'où la méthode suggérée : partir des objets techniques pour aller à une question de nature scientifique, puis revenir à eux afin d'expliquer leur fonctionnement et acquérir un savoir-faire de base dans leur maniement. Cependant, les sciences physiques étant aussi une science de la nature, il est précisé de ne pas omettre d'équilibrer les aspects techniques par un recours aux observations faites dans la nature et, lorsque cela est possible, d'en donner des explications.

2. Les modes de raisonnement des sciences physiques - Des modèles explicatifs à la modélisation mathématique

Ces directions de travail pour le premier cycle s'accompagnent d'une ultime remarque fondamentale : "De ce qui précède résulte une attitude scientifique vis-à-vis de l'environnement naturel et technique. Celle-ci doit déboucher vers un niveau d'explication plus élaboré, plus synthétique, qui est le propre de la science"[ccciv]. Pour la première fois les recommandations en matière d'enseignement scientifique se réfèrent à une vision plus synthétique de la science. Déjà se profile l'idée de la modélisation.

Dans le second cycle, on note le même type d'évolution dans les recommandations. Depuis la réforme de 1902 — soit plus d'un demi‑siècle — les textes prévoyaient un enseignement expérimental fondé sur l'induction des lois à partir des faits. Conformément aux idées positivistes de la fin du XIXe siècle, et jusqu'à la moitié du XXe siècle, l'enseignement de la physique mettait en effet l'accent sur les faits expérimentaux — montrés plus ou moins concrètement. Or, comme décrit dans les chapitres précédents, la physique du lycée a maintenu ses caractéristiques dogmatiques : enseignement des résultats de la science plutôt qu'élaboration par l'élève des concepts ou lois de la physique. Même les textes officiels des années 1945 - 1955 sur la redécouverte, ou la méthode naturelle active, sont demeurés lettre morte dans la majorité des cas. La physique est montrée comme la science des faits, et le matériel demeure l'indispensable outil complémentaire des lois, l'ensemble se juxtaposant en un tout incontestable.

Car l'expérience et son corollaire, l'instrument, sont jusqu'alors toujours considérés comme les attributs distinctifs de la physique. C'est en effet une constante des débats du XIXe et du début du XXe siècle sur la place comparée des mathématiques et des sciences physiques dans l'enseignement secondaire, que de considérer l'expérience comme le seul outil fondant leur différence. L'outillage formel désigne les mathématiques, et l'expérience, les sciences physiques. Ce qui va de pair avec le fait que, tout au long du XIXe siècle, un cours de physique est centré sur le discours de l'expérience [physique dite élémentaire], avec, exceptionnellement, une succession de formules plaquées sur des phénomènes [pour la physique dite de physique spéciale][cccv]. L'existence du matériel — même lorsqu'il est seulement montré — affirme la séparation d'entre les mathématiques et les sciences physiques.

Ces traits de l'enseignement de la physique montrent l'importance du statut des faits expérimentaux comme base de la méthode expérimentale, méthode promue au rang de méthode universelle du chercheur d'après les travaux de Claude Bernard[cccvi]. Cette méthode qui consiste en un double travail d’abstraction et de généralisation, conduit, dans un premier temps, le physicien à dégager, par l’analyse des faits concrets et particuliers, un certain nombre de lois qui sont des propositions générales reliant plusieurs notions abstraites. Dans un second temps, poussant plus loin l’abstraction, il formule des jugements plus généraux, c’est-à-dire des principes permettant de retrouver, par une déduction plus ou moins longue, les lois précédemment établies. Les faits sont premiers et commandent l'élaboration de la loi.

Or, les avancées sur l'épistémologie des sciences en ce milieu du XXe siècle, mettent en cause cette conception de la démarche duca chercheur. Les travaux de M. D. Grmek à propos du raisonnement expérimental chez Claude Bernard ont montré que le raccourci méthodologique présenté dans les travaux du savant n'était qu'une reconstruction intellectuelle a posteriori, et non la méthode universelle dont se serait inspiré l'auteur[cccvii]. Cette reconstruction est aujourd'hui admise par la communauté des historiens des sciences : par exemple, la découverte par Newton de la décomposition de la lumière blanche par le prisme — expérience prototypique des débuts de la physique expérimeentale — est ainsi analysée par Michel Blay : "l'expérience du prisme apparaît bien plutôt comme une expérience mise en place pour développer l'hypothèse formulée antérieurement concernant la réfrangibilité spécifique des différents rayons ; l'expérience du prisme au sens newtonien est une expérience construite et non donnée. Le regard, à présent porté sur la lumière et les couleurs par Newton, inaugure à proprement parler le nôtre."[cccviii]  De même, dans les études sur l'enseignement scientifique expérimental des niveaux élémentaire et du premier cycle, la démarche OHERIC (observation - hypothèses - expérience - résultats - interprétation - conclusion) ainsi nommée par les didacticiens des sciences qui la rejettent, est-elle considérée comme une démarche reconstruite par le savant à des fins d'explication ou de publication[cccix]. Il est intéressant de signaler aussi les ouvrages contestant l'existence d'une démarche modélisée, d'une voie royale conduisant à la découverte : Feyerabend s'incrit "Contre la méthode" en donnant de nombreux exemples[cccx].

Aussi le travail de la Commission prend en compte ces résultats dans sa réflexion sur l'enseignement rénové des sciences physiques. Du point de vue de la physique au lycée, le groupe considère comme l'un des objectifs les plus importants, la formation d'une attitude scientifique vis‑à‑vis de l'environnement naturel et technique. Aussi, bien que la physique du premier cycle passe nécessairement par l'expérience et la manipulation de l'élève, elle ne saurait suffire pour une formation complète : dès le second cycle, il convient d'approfondir la première approche expérimentale rencontrée en classe de quatrième.

Car un niveau d'explication plus élaboré, plus synthétique — qui est le propre de la science — doit nécessairement être peu à peu, pris en compte : "En classes de sixième et de cinquième, on partira des données des sens et d'observations immédiates, le niveau d'abstraction restant élémentaire. En quatrième et en troisième apparaîtront des modèles explicatifs non mathématiques [modèle de l'atome] et des concepts plus généraux [énergie]."[cccxi]. Quant au second cycle, "la formulation de lois physiques doit jouer un rôle important mais non excessif."[cccxii].

Deux points retiennent l'attention : le premier, opère la distinction entre réel concret et modèle explicatif non mathématique ; le second réintroduit la place du formalisme mathématique, comme un outillage au service de la formalisation des lois. C'est bien la question de la modélisation — qu'elle soit non mathématique, ou formalisée par les mathématiques — qui caractérise l'une des innovations les plus marquantes introduites par la Réforme Lagarrigue.

Le caractère de modélisation des sciences physiques au lycée est ainsi clairement réaffirmé : "Les sciences physiques sont à la charnière entre le concret, que modifient l'expérimentation et les procédures techniques, et des structures abstraites qu'utilise et qu'enrichit l'activité théorique. Cette dualité caractéristique doit "passer" dans l'enseignement avec le maximum d'authenticité."[cccxiii]. Elle doit être constitutive de la méthodologie et de la problématique des sciences physiques : " […] les sciences physiques reposent sur l'interaction entre un réel (brut puis modifié par l'expérimentation), des concepts, des lois, un formalisme, des applications ;  […] tous ces éléments sont essentiels ;  […] on ne saurait, sans défigurer la réalité, établir entre eux de hiérarchie […] l'ensemble est en permanence ouvert et évolutif."[cccxiv].

Or, le caractère arrêté des cours de sciences, véritable catalogue des notions à retenir, est à l'opposé de l'ouverture revendiquée par le physicien. Il faut inculquer aux élèves l'idée fondamentale que " […] le progrès scientifique, dans son ensemble, correspond à une interaction dialectique entre observation, manipulation, élaboration de modèles progressivement mathématisés, pour finalement revenir à l'expérimentation"[cccxv]. Aussi, cette visée dialectique doit imprégner le cours de sciences si l'on veut que l'élève acquière une attitude et un esprit scientifiques.

L'innovation va donc marquer l'enseignement des sciences : la rupture consiste à changer de point de vue dans l'apprentissage. Alors que  jusqu'à présent, la position clé du maître dans la classe faisait de lui un meneur d'esprit,  chargé de montrer la science — ou plutôt ses résultats — à des élèves attentifs à la recevoir, désormais, l'objectif change au profit d'une activité authentique de l'élève. Le professeur doit donc privilégier les démarches qui s'apparentent à celle du chercheur pour les faire vivre aux élèves. Etablir des concepts, des lois, comme dans un laboratoire, devient la problématique nouvelle : le professeur dévolue un problème scientifique à l'élève, invité à mener sa propre recherche au sein d'un groupe. Le statut épistémologique de l'élève devient celui d'un chercheur en herbe.

Prise au pied de la lettre, cette volonté de faire mener ses propres recherches par l'enfant peut paraître irréaliste. Il est d'ailleurs évident que la position du chercheur est différente de celle de l'élève, et pourtant l'un et l'autre doivent élaborer des réponses aux questions posées à la nature. Mais l'écart entre les deux provient de ce que le chercheur invente des réponses pour la société, et fait ainsi progresser la science ; l'élève invente les réponses à ses propres questions, se situant alors dans une perspective d'apprentissage, et élaborant des savoirs pour le seul groupe-classe ; de plus, les solutions trouvées existent préalablement dans les ouvrages scientifiques, et peuvent constituer une vérification du travail mené. Là réside la distinction : avec les ouvrages scientifiques existants, l'enfant et la classe disposent d'une possiblité de validation de leurs travaux, tandis que le chercheur, confronté à la communauté scientifique, ne peut que coroborer les siens[cccxvi] et doit faire reconnaître ses résultats.

Aussi, dire de l'élève qu'il assure toute la tâche d'un chercheur en herbe n'est qu'une réduction de la réalité, dont les limites sont commandées par la nécessité de l'apprentissage. Seules, les démarches sont transférables, appliquées à des situations que le professeur a la charge de concevoir. L'authenticité de la recherche de l'élève s'inscrit au sein d'un apprentissage voulu et dont il bénéficie, et non dans un progrès de la science au bénéfice de la société. Pour cela, les projets de la réforme s'inscrivent à l'opposé des conceptions antérieures de l'enseignement de la physique : c'est par l'observation, l'activité pratique et l'exercice de la réflexion théorique que l'élève doit y parvenir. On notera qu'aux points habituels, que sont l'observation et l'activité pratique, s'ajoute l'exercice de la réflexion théorique pour la première fois exigée dans l'enseignement secondaire et évocatrice de la modélisation. Car il ne s'agit pas, ici, de calculssystème ni d'équations, mais d'exercice théorique de la pensée, et principalement, au lycée, du rapport entre l'outillage mathématique et l'étude expérimentale : si les sciences physiques tirent profit des outils mathématiques elles ne sauraient s'y réduire. C'est par le va-et-vient de la réflexion mathématique entre problèmes et solutions que naissent au passage, de nouveaux concepts, de nouvelles méthodes et qu'apparaissent de nouvelles interrogations. Aussi le maître doit-il centrer son enseignement sur "la confrontation, passive puis active, par l'observation puis l'expérimentation, avec le concret (aspect présent, certes, dans la genèse des mathématiques, mais que leur présentation axiomatisée tend à masquer)."[cccxvii].

Ces quelques lignes définissent une nouvelle direction pour la conduite du cours de sciences physiques. Et pourtant, leur lecture critique laisse entrevoir une ambiguïté des rapports de la physique et des mathématiques et évoque les restes d'un positivisme attaché au primat de l'expérience et à la notion centrale de fait : "La Commission a fréquemment mis en avant que l'originalité des sciences physiques, en particulier par opposition aux mathématiques, tient à leur caractère de sciences expérimentales, et que ce caractère doit apparaître de manière déterminante au niveau de l'enseignement. Sans remettre en question cette composante nécessaire, je pense qu'il serait opportun d'approfondir les modalités précises de son intervention au niveau proprement pédagogique. On peut craindre en effet que la Commission ne fasse dans ce domaine un peut trop confiance à des intuitions teintées de positivisme, et donc douteuses."[cccxviii]. Ici se démarque la volonté de rompre avec le positivisme encore sous-jacent chez bon nombre de scientifiques et d'enseignants. La modélisation prend en compte le fait expérimental, à condition de l'insérer au sein d'une pensée hypothétique, débouchant nécessairement sur de nouvelles conceptions de l'apprentissage en science.

Car une nouvelle image de la démarche en sciences expérimentales émerge ainsi comme un contrecoup des travaux de la Commission Lagarrigue. Le groupe de travail alors mis en place est devenu un laboratoire de recherche sur l'enseignement des sciences physiques. Une vingtaine de personnes environ regroupant des physiciens de différentes organisations (enseignement supérieur, CNRS, lycées, CES et centre de formation de professeurs de C.E.G ou C.E.T ainsi que des spécialistes de psychologie) travaillent à définir une nouvelle conception de l'enseignement des sciences ; ils mettent au point et expérimentent de nouveaux cursus pour le premier cycle[cccxix]. Dans la ligne de ces travaux, une unité de recherche sur les sciences expérimentales est développée à l'Institut national de recherche et de documentation pédagogiques (INRDP) dont les travaux s'élargissent aux activités expérimentales de l'école élémentaire[cccxx]. Un ouvrage émanant de ce groupe de recherche fait paraître en 1978 un ouvrage qui rappelle l'erreur de conception que constitue  la "méthode expérimentale", résumée par le raccourci OHERIC — O= observation, H = hypothèse, E = expérience, R = résultats, I = interprétation — comme heuristique dans la physique et son enseignement[cccxxi]. "Une pédagogie pour les sciences expérimentales" est ainsi proposée, qui repense la façon d'enseigner les sciences au collège[cccxxii].

L'aspect expérimental de l'enseignement est réinterprété : tout comme le physicien mène son expérimentation dans le cadre d'une théorie au moins ébauchée, tirant des renseignements largement déterminés par ses présupposés théoriques, le professeur est invité à respecter ce précédent de la réflexion sur l'expérimentation menée dans sa classe. Car la fonction de l'expérience dans la recherche est d'assurer la possibilité d'un choix entre deux ou plusieurs schémas explicatifs préalablement élaborés. Elle ne se situe plus comme un fait donné et décisif, mais elle joue alors pleinement le rôle d'expérience cruciale, non pas au sens de donnée incontournable, mais comme un recours à la prise de décision.

C'est finalement un renversement de l'approche en sciences qui s'impose, avec ces conceptions nouvelles de la science : alors que l'enseignement des sciences physiques, guidé par les concepts, suivait une progression linéaire allant du plus simple au plus complexe, il convient désormais — devant l'accroissement de complexité des phénomènes physiques, et pour satisfaire à l'exigence de scientificité — de se résoudre à une démarche par approximations successives oscillant entre modèles théoriques et interrogation expérimentale de la nature. "Ainsi, physiciens et chimistes sont condamnés à louvoyer en permanence dans l'à-peu-près […]  attitude  […] qui peut paraître décevante à des débutants."[cccxxiii]. Cette démarche d'authenticité au regard de celle des chercheurs débouche sur un remaniement complet des démarches pédagogiques. Pour guider le professeur, une grille des principaux traits de la démarche en classe est conçue par M. Hulin, alors physicien membre du groupe de travail : "—On renonce à définir les axiomes de départ. A la place, on profite d'observations préliminaires pour ébaucher un "modèle" du système ou du phénomène physique étudiés, en dégageant les paramètres dont on peut penser qu'ils ont un rôle prépondérant, et en esquissant une première mise en forme mathématique des relations entre ces paramètres. — Cette réflexion préalable suggère certaines propriétés du système, en même temps que les conditions qu'il convient de respecter pour pouvoir les mettre en évidence. Elle débouche ainsi sur l'expérimentation, dont on doit bien comprendre qu'elle n'est que très rarement à l'origine de la recherche. — Suivant les résultats de l'expérience, le modèle est abandonné, ou adopté, perfectionné et exploité pour des expériences ultérieures ou des applications.

On assiste ainsi à un aller-retour retour permanent entre la réflexion théorique et la pratique expérimentale ; l'expérimentation, sauf exception, doit s'appuyer  sur une réflexion préalable ; la théorie se nourrit du résultat des observations et des expériences, et se laisse éventuellement guider par le formalisme mathématique. L'ensemble forme un tout, qui ne vaut que par l'échange entre ses parties : ce qui, en définitive, fait adopter une théorie physique, c'est la cohérence progressivement constituée entre ses composantes théoriques (y compris le formalisme mathématique qu'elles mettent en œuvre) [sic], et les résultats des expériences[cccxxiv]. Par ces recommandations, la démarche d'élaboration des savoirs constitue en même temps une construction intellectuelle de la part de l'élève, lequel, aidé du maître dans les débats et les discussions comparatives au sein de la classe, est actif. Ses représentations mentales (modèles initiaux), ou idées préalables seront testées, voir, remises en question, tout en assurant une vigilance quant à la validité restreinte des modèles établis. C'est bien l'activité de modélisation qui est d'abord mise en valeur, l'expérience et les mathématiques, n'intervenant que dans ce cadre. La physique scolaire de la deuxième moitié du XXe siècle est appelée à renverser les valeurs précédemment établies : celle du formalisme des lois, puis, celle de l'expérience inductrice des lois.

Il n'est donc pas étonnant que la définition des programmes du premier cycle soit fixée non seulement en termes de connaissances à acquérir, mais que soient aussi précisés les objectifs et les savoir-faire recherchés. D'autre part, la complexité de la démarche n'échappant pas aux membres de la Commission, ceux-ci prennent le soin d'introduire une dimension nouvelle dans le second cycle, la vulgarisation scientifique, comme substitut à l'étude des sujets trop difficiles : "Il ne faudra pas craindre de laisser une part raisonnable à la vulgarisation de certains sujets importants dont l'étude rigoureuse est inaccessible à ce niveau."[cccxxv]. La reconnaissance de la vulgarisation, jusqu'alors dénigrée comme de niveau inférieur à celui de l'enseignement scientifique proprement dit, marque un tournant dans les préoccupations de la communauté scientifique en matière d'enseignement.

S'il faut résumer les idées fondamentales ayant inspiré la Commission, nous retiendrons celles présentées par M. Hulin dans son historique de la Commission [cccxxvi]:

1. Insistance sur le recours expérimental comme caractéristique des sciences physiques :

a . L'opposition "observation-expérimentation" …

b. Lutte contre "l'envahissement par les mathématiques les plus abstraites", avec ses conséquences : pas "d'outils" pour les autres disciplines, sélection par l'abstraction, difficulté du recrutement des classes préparatoires P-P'.[cccxxvii]

c. Valorisation de l'expérience comme point de départ possible, mais dans des conditions épistémologiquement très floues (empirisme et positivisme forcenés, débat "abstrait vs. concret" posé dans des termes naïfs, Position primaire de la Commission dans ce domaine).

d. Réaction contre le caractère de mathématiques appliquées de l'enseignement de la physique

2. Importance de l'acquisition de connaissances scientifiques et techniques de base qui implique :

a. des ordres de grandeur

b. des schémas d'explication qualitative

c. l'explication de la modélisation, et la proposition de modèles, en particulier microscopiques (au niveau atomique ou moléculaire)

d. une information (au besoin descriptive) sur le monde technique, les grands procédés techniques et industriels, etc.

e. une information (elle-même au besoin descriptive) sur les connaissances fondamentales en physique (y compris les plus récentes).

3. Entraînement à la manipulation, à l'observation, la réalisation et la représentation d'objets et de phénomènes :

a. confrontation avec l'appareillage de la vie quotidienne… ; réalisations de projets.

b. début de pratique expérimentale, entraînement à la mesure.

c. représentations graphiques sous des aspects très divers (schémas, représentations graphiques de dépendances fonctionnelles entre variables de relations systémiques).

d. outils logiques et  linguistiques.

4. Entraînement aux modes de raisonnement des sciences physiques

a. tenter de présenter aux élèves "l'interaction dialectique" entre théorie et expérience.

b. présenter les grands concepts avec un effort synthétique pour permettre aux élèves de mieux percevoir l'unité conceptuelle de la discipline au travers de l'étude de phénomènes très divers.

c. commencer, au moins, une familiarisation avec les grands principes (de conservation, d'invariance,  de symétrie). On sent ici toute l'influence du PSSC, de Feynmann, etc.)[cccxxviii]. 

 5. […] affirmation répétée qu'on ne cherche pas à former de futurs physiciens, ni même de futurs ingénieurs.

Les travaux de la Commisson Lagarrigue ont donné lieu à de multiples expérimentations, ainsi qu'à des avant-projets de programmes accompagnés de commentaires. Cependant, parmi les missions fixées à la Commission Lagarrigue — préciser les buts de l'enseignement de la physique, la chimie, la technologie; en établir les programmes et rédiger les commentaires ; proposer des directions de formation initiale et continue des professeurs ; envisager la création d'un organisme de révision régulière des buts et des programmes — seuls ont été menés à bien les programmes et leurs commentaires. Divers obstacles en sont l'explication : le décès du président Lagarrigue, la mise en œuvre de la réforme Haby (durant laquelle des contraintes de réponses rapides ont stoppé le bon déroulement) au cours de laquelle il est mis fin à l'existence de la Commission en 1976.

Il est néanmoins intéressant de noter l'innovation majeure que constituent les thèmes librement choisis par les professeurs pour l'enseignement de la physique-chimie dans les classes littéraires. En revanche, disparaissent des programmes scientifiques, des chapitres pourtant proche de la physique au quotidien, tels que l'hydrostatique, la résistance de l'air, les propriétés physiologiques des sons, le principe de la radio, le second principe de la thermodynamique. Vraisemblablement, ces points embarrassaient les professeurs, contraints à les traiter rapidement, d'où un risque en cas de sujet au baccalauréat. De même, l'appréciation des ordres de grandeur a été mal perçu par les enseignants. Par contre, le projet de retenir les "grands principes" a retenu toute l'attention du corps professoral, qui y a vu une valorisation et une modernisation de son enseignement.

La Commission Lagarrigue a constitué une tentative de rénovation de l'enseignement des sciences physiques. Son objectif de développer la modélisation de situations expérimentales semble cependant avoir abouti à un échec : sa dissolution prématurée n'a pas permis la rédaction d'un livre du maître indispensable aux professeurs, ceux-ci étant, dans leur grande masse, restés en dehors de la réforme circonscrite à quelques établissements seulement. Par ailleurs la question de la formalisation mathématique semble avoir été un obstacle important pour les professeurs : alors que généralement, ceux-ci utilisent les mathématiques dans leur forme algorithmique, la formalisation et son contexte élargi commandent de leur accorder une valeur plus générale. Ce que, vraisemblablement les enseignants n'ont pas réellement mis en œuvre, faute sans doute, de formation appropriée.

A titre de décharge des professeurs, et d'explication de la situation, notons l'importance des conditions matérielles rencontrées : le matériel scientifique des laboratoires est spécifiquement consacré, non à la mise en place d'une modélisation mais plutôt à la démonstration de physique. Or celle-ci entre dans un cadre prévu à l'avance par le professeur qui utilise l'expérience en tant que preuve de la loi énoncée a priori. Dès lors que l'on demande à l'élève d'entrer dans une démarche de modélisation, son cheminement devient susceptible d'imprévision : le matériel ne peut être préparé, ni même envisagé au préalable. Il est alors très difficile, voire insurmontable, de concevoir des situations de recherches authentiques avec le matériel adéquat. Ceci pèse d'autant plus que la formation des professeurs est demeurée ponctuelle, à l'inverse des IREM dans la formation des enseignants aux mathématiques modernes[cccxxix]. De plus, le niveau de mathématiques des élèves est marqué par l'introduction de ces nouvelles mathématiques, encore mal insérées en physique. Or, selon les remarques de M. Hulin à propos des symétries d'un système, la géométrie fait défaut en physique, comme élément visuel, sensible, qui lui semble de nature à faire impression sur les élèves.

A ces considérations scientifiques s'ajoutent des remarques d'ordre linguistique : il faudrait que les élèves maîtrisent parfaitement les connecteurs logiques afin de traduire exactement la logique des raisonnements. Ce dernier point atteint la situation parfois difficile des publics socialement défavorisés :  la mauvaise maîtrise de la langue française est particulièrement sensible chez certains enfants de milieux modestes et/ou de langue naturelle étrangère parce que de milieu issus de l'immigration. Quant aux connecteurs logiques, leur apprentissage n'est pas systématiquement mis en œuvre, d'où les confusions fréquentes entre, notamment, la cause et la conséquence : donc, parce que, etc..sont encore mal maîtrisé au premier cycle. Les problèmes dépassent ainsi les stricts aspects techniques ou scientifiques. La maîtrise double des langages naturels et mathématiques constitue un frein pour certaines populations scolaires.

Aussi le vrai problème, selon M. Hulin, professeur à l'Université Pierre et Marie Curie (Paris VI), "semble être celui de l'élaboration d'une tactique (ou même d'une stratégie) pédagogiques adéquates, visant à transmettre une certaine représentation du monde physique, qui est ce qu'elle est et indépendamment de nous, plutôt qu'une sorte de troncation de cette représentation qui la rendrait en principe plus accessible. Et l'obstacle majeur que nous devons surmonter n'est pas tant celui d'un exposé des solutions que les physiciens ont élaborées pour organiser, structurer notre vision du monde, que celui de la transmission de la problématique même qu'ils ont adoptées pour parvenir à ce but. Car c'est entre les interrogations du non-physicien et du physicien en face de la nature que se situe la coupure, la solution de la continuité majeure. La difficulté fondamentale qui pèse sur notre enseignement vient de ce que nous ne faisons pas véritablement entrer les élèves dans notre jeu : une sorte de docilité de certains d'entre eux, surtout quand elle peut s'étayer sur une raisonnable maîtrise des outils mathématiques que nous faisons intervenir très (trop) tôt, peut nous donner l'illusion d'un succès partiel. Dans un premier temps, tâchons au moins d'admettre cet échec, et faisons effort pour que notre enseignement soit plus explicite quant à la démarche de nos sciences et à la nature même des problèmes auxquels elle s'attaque."[cccxxx]

Ces réflexions traduisent les questions de fond que nous laisse l'insatisfaction récurrente toujours liée à l'enseignement des sciences physiques. Il est vrai qu'une science comme la physique est en constante évolution, d'où la nécessité de faire évoluer ses pratiques d'enseignement. En matière de contenus, nombreuses sont les découvertes qu'il faut progressivement introduire dès l'enseignement secondaire. Les exemples historiques ne manquent pas : le cas de la lumière, vue à l'origine par comme un ensemble de grains qui partent de l'œil, puis, sa conception ondulatoire au XVIIIe siècle pour expliquer les interférences puis la diffraction par un petit orifice ; fin XIXe siècle — après que le concept de champ soit construit — la lumière est alors considérée une onde électromagnétique au sein d'un ensemble plus vaste recouvrant les rayons ultra violets et les rayons infrarouges ; au XXe siècle, sa structure corpusculaire avec les découvertes sur l'effet photoélectrique et le concept de quantum d'énergie lumineuse donnant lieu in fine (considération toujours actuelle) à la dualité onde-corpuscule proposée par le chercheur De Broglie, considérant la lumière selon les circonstances expérimentales, tantôt comme une onde, tantôt comme un corpuscule, d'où l'unification des ondes électromagnétiques allant des rayons gamma, rayon X et rayons "cathodiques" aux ondes hertziennes[cccxxxi]. Le cas de la chaleur et celui de l'énergie constituent d'autres exemples pertinents : au calorique présent jusqu'aux années 1870, puis à la théorie mécanique de la chaleur à la fin du XIXe siècle, succèdent une approche de l'énergie (anciennement fondée sur le seul travail des forces) et ses transformations (notamment dans les machines thermiques) puis la thermodynamique. La physique moderne propose de nouvelles représentations de l'atome, la molécule, le noyau, les particules élémentaires.

A ces changements conceptuels s'ajoutent de nouveaux paradigmes qui prévalent peu à peu en physique : la causalité cède la place à une vision plus systémique ; l'intérêt est porté sur la recherche d'invariants, les lois de conservation, les lois de transformation notamment dans les opérations de symétrie. Et puisque la physique implique une formalisation, le recours aux outils mathématiques doit aussi se moderniser : par exemple, le caractère tensoriel des grandeurs physiques doit être explicité en distinguant le scalaire du vecteur, voire du pseudovecteur[cccxxxii].

On voit bien comment, de ces changements conceptuels et formels, il s'en suit  un renouvellement nécessaire de la présentation élémentaire de certains phénomènes[cccxxxiii], donc de l'enseignement de la physique. Les nombreuses réformes de l'enseignement de la physique et de la chimie, ne se justifient que par la tentative d'y répondre[cccxxxiv].

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Chapitre 4 . –Nature, place et rôle des travaux pratiques

La mise en place d'un enseignement de physique a, pendant longtemps, consisté à faire dispenser magistralement des cours de physique à des élèves. Ceux-ci, chargés d'en étudier les contenus et de les apprendre, devaient ensuite remettre un travail écrit au professeur. C'était le cas dans les collèges de l'Ancien régime où la physique était constitutive d'un enseignement de philosophie dont la validation, pour l'étudiant, s'effectuait par l'exercice public de la dispute[cccxxxv]. Cette conception d'une unique transmission de connaissances va majoritairement perdurer dans l'enseignement classique, tout au long du XIXe siècle.

Quelques tentatives vont apparaître ici où là, dès la Révolution française, à différentes occasions, pour introduire des activités d'élèves qui soient autres qu'écrites, notamment pratiques et expérimentales. Car ces essais vont marquer l'apparition de nouveaux enseignements, attachés en particulier à l'idée d'utilité alors associée à l'image de la science — particulièrement de la physique et de la chimie. Cette image des activités pratiques expérimentales de l'élève va alors évoluer au cours du XIXe siècle, jusqu'à parvenir à celle — formatrice d'esprit — des exercices pratiques du début du siècle, ancêtres de nos actuels travaux pratiques.

I. Une innovation éphémère : les travaux d'élèves à l'École centrale des travaux publics sous la Révolution - Ateliers et laboratoires

A l'origine, sous la Révolution, c'est dans les plans d'études de l'École polytechnique nouvellement créée (nommée École centrale des Travaux publics en 1794) que sont instaurés les premiers exercices pratiques. Cette École de travaux publics — École Centrale des Travaux Publics (ECTP), future École Polytechnique — doit permettre la formation d'ingénieurs militaires : 1° Pour la construction et l'entretien des fortifications  2° Pour construire et entretenir des communications (ingénieurs des  Ponts et Chaussées)  3° Pour la levée de cartes générales sur terre et sur mer (ingénieurs géographes) 4° Pour la recherche et l'exploitation des minéraux etc. (ingénieurs des mines) 5° Pour la marine[cccxxxvi]. Mais ce rôle de l'École n'est pas limité à la seule formation des ingénieurs ; ainsi qu'en atteste le physicien Biot, l'un des premiers élèves de l'École qui écrit plus tard, l'École : " […] avait un triple but, former des ingénieurs pour les différents services ; répandre dans la société civile des hommes éclairés ; exciter les talents qui pourraient avancer les "sciences""[cccxxxvii].

1. Une pédagogie novatrice : introduction du travail pratique de l'étudiant en partage avec les cours théoriques

Les fondateurs de l'ECTP  — dont Monge, l'un des plus actifs initiateurs — tiennent à rénover la formation des élites et souhaitent pour cela, une méthode novatrice en matière de pédagogie. Ils vont s'inspirer de l'École du génie de Mézières, école de formation des ingénieurs militaires du génie qui ne date alors que d'une cinquantaine d'années et où " […] la méthode d'instruction que l'on y suivait était la meilleure que l'ont eût en ce genre, soit parce qu'on y enseignait des objets que l'on ne professait nulle part, soit parce qu'on faisait exécuter par les élèves eux-mêmes les objets de toutes les leçons, et que l'exercice manuel était joint aux opérations de l'esprit"[cccxxxviii].  C'est en effet un choix de la nouvelle école que de faire exécuter des tâches pratiques par les élèves, comme à l'École de Mézières, contrairement à l'École des mines où " […] les connaissances qu'on y donnait étaient de pure spéculation ; pour la pratique il fallait aller la chercher chez les nations ennemies  […] "[cccxxxix].

Ainsi, l'aspect pratique de la formation va être mis à l'honneur, comme le proclame Fourcroy dans son Rapport à la Convention et projet de Décret pour l'ouverture de l'École centrale des travaux publics, à la séance du 3 vendémiaire de l'an III de la République : "De ces deux parties de l'instruction, la première, enseignée à Mézières, par une méthode qui consistait à faire exécuter ou pratiquer aux élèves des leçons qu'on leur donnait, de sorte qu'il ne suffisait pas qu'ils comprissent, il fallait encore qu'ils exécutassent avec précaution, sera reportée avec tous ses avantages dans l'écoles des travaux publics. La physique et la chimie n'ont encore été montrées qu'en théorie en France : l'école des mines de Schenitz en Hongrie, nous fournit un exemple frappant de l'utilité de faire exercer ou pratiquer par les élèves les opérations qui font la base de ces sciences utiles. Des laboratoire y sont ouverts et munis des ustensiles et des matériaux nécessaires pour que tous les élèves y répètent les expériences, et voient par leur yeux tous les phénomènes que les corps présentent dans leur union. Le Comité de Salut public a pensé qu'il fallait introduire dans l'école des travaux publics cette méthode, qui a le double avantage de faire concourir tous les sens à la fois aux progrès de l'instruction, et de fixer l'attention des élèves, sur une foule de circonstances qui échappent presque toujours dans les leçons, ou aux professeurs, ou aux auditeurs. Les élèves seront distribués dans des salles particulières, où ils […] répéteront […] dans les laboratoires particuliers, les principales opérations de chimie, et ils s'accoutumeront à trouver la plus grande simplicité dans les procédés et la plus grande perfection dans les produits."[cccxl].

Cette philosophie nouvelle va constituer la base des cours appelés "cours révolutionnaires"[cccxli], appellation qui, si elle sous-tend l'idée de cours expédiés en peu de temps, prétend aussi être celle d'une méthode nouvelle d'enseignement qui s'inspire des idées de Monge et de celles mises en œuvre à l'école de Mézières[cccxlii] : "Il faut dire encore que l'école est tellement montée, que l'on s'y attache bien plus au travail que l'élève exécute de ses propres mains qu'à ce qu'il peut apprendre en écoutant les professeurs, ou en étudiant dans les livres"[cccxliii] . Ainsi estime-t-on que les liens entre la pratique et la théorie doivent être indissolubles et que la meilleur façon d'acquérir celle-là était de cultiver celle-ci : c'est la pédagogie "révolutionnaire", longuement présentée par Monge au Conseil de l'École le 20 pluviose an III (8 février 1795). Selon lui : "[…] c'est dans (les) constructions graphiques, et […] les dessins que [se constitue] tout le travail ostensible […]. Ces dessins, ces constructions exigent de leur part [des élèves] des méditations ; elles auront eu lieu pendant toute la durée des constructions et l'élève, […] aura pour prix de ce double travail la description exacte de la connaissance qu'il aura acquise". Dans ces propos ressort nettement la pensée de Monge quant à sa conception, nouvelle pour son temps, de l'efficacité de l'enseignement et son partage entre cours et travaux d'élèves. Cette importance de la pratique de l'élève dans des activités concrètes autres que les travaux écrits, est une nouveauté qui va jouer un rôle central dans l'enseignement des cours réguliers à l'École centrale des travaux publics.

 

2. Cours et travaux des élèves

A l'École centrale des travaux publics, l'enseignement  de la Physique se partage la totalité des programmes avec les sciences mathématiques[cccxliv]. Il faut néanmoins entendre par physique, un ensemble de matières comprenant d'une part, la physique générale (voir le chapitre 1), d'autre part, la physique particulière, qui à cette époque et pour cette école, désigne la chimie[cccxlv]. Ainsi que la décrivent les Développemens sur l'enseignement adopté pour l'école centrale des travaux publics, pour servir de suite au rapport concernant cette École, fait à la Convention les 3 et 7 vendémiaire, an III de la République , "La Physique particulière consiste principalement dans la connaissance des propriétés individuelles des substances, et dans la manière dont elles se comportent les unes avec les autres, suivant les circonstances : c'est par la pratique seule qu'elle peut s'acquérir."[cccxlvi]. Aussi, si tous les cours doivent comprendre une partie en cours magistral, et une partie sous forme de travaux d'élèves dans des salles spéciales consacrées à ce type d'activité, la spécificité de la chimie requiert une pratique qui, seule, fonde son apprentissage. C'est une changement radical d'image : l'apprentissage se répartit sur de multiples pôles, caractérisés par des lieux spécifiques. Il n'est plus l'apanage du seul professeur, mais est partagé : une partie de l'apprentissage est dévolue à l'élève. Le cas de la chimie est extrême : c'est la première fois que l'on reconnaît à une pratique scolaire de l'élève, une fonction d'acquisition de savoir.

 L'organisation est la suivante : "La plus grande partie du travail des élèves doit se dérouler dans de petites salles particulières affectées à chaque brigade, dans les laboratoires de chimie et dans les ateliers. Chaque brigade d'à peu près vingt élèves sous la conduite d'un chef de brigade forme une petite école particulière. Tous les élèves de la même division ne s'assembleraient que pendant 16% au maximum du temps de leur horaire officiel, c'est-à-dire seulement pendant les cours oraux. Le reste du temps, ils travailleraient à part dans les brigades"[cccxlvii].

Les manipulations de chimie, seules prévues en sciences expérimentales[cccxlviii] sont peu à peu mises en route, bien que les difficultés matérielles en retardent l'établissement. La volonté des législateurs en matière de manipulation de chimie, notamment l'ambition de Fourcroy — auteur d'une célèbre Philosophie Chimique, exposant la nouvelle chimie établie par Lavoisier et son groupe de l'Arsenal — allait jusqu'à voir 400 élèves faisant des manipulations de chimie dans les laboratoires ; ce qui ne fut jamais rempli. Les inévitables problèmes d'aménagement de locaux et d'achats d'instruments ont pesé lourd dans l'inaccomplissement des vœux des législateurs. Le premier cours ne put avoir lieu "parce que tout n'était pas disposé dans les laboratoires de chimie, ce qui montre incidemment que les leçons de chimie se déroulaient, au moins certaines fois, dans de grands laboratoires qui servaient en même temps de salle de cours […] C'est seulement le 4 floréal an III (23 avril 1795) qu'on laissa quelques élèves manipuler pour la première fois, encore qu'on ait autorisé certains d'entre eux […] à rester après le cours pour manipuler avec le professeur"[cccxlix]. Sur les vingt prévus, six laboratoires particuliers fonctionnent. Seulement 80 élèves sur 120 travailleront dans les laboratoires, faute de place ou d'assiduité. Au début, il y avait un aide-laboratoire attaché à chaque laboratoire des élèves à l'École centrale des travaux publics. C'étaient des jeunes gens qui devaient aider les élèves dans leurs manipulations. Certains d'entre eux, passionnés par la chimie négligeaient leurs autres fonctions. Parfois, "il y avait même des élèves qui manipulaient tous les jours autres que ceux alloués à la chimie"[cccl]. Le rôle de ces laboratoires dépasse la simple pratique chimique.

Dans les autres cours, l'enseignement est également prévu : "Dans les cours de stéréotomie, d'architecture, et de fortification, les élèves passaient beaucoup de temps à dessiner, à calculer dans leurs salles de travail, et il y avait en outre des leçons sur la coupe de bois et la coupe de pierres sous la conduite d'artisans […] les fondateurs de l'école avaient prévu non seulement les 24 laboratoires de chimie mais aussi un cabinet de "modèles, dessins et instruments […] et des ateliers particuliers pour un "appareilleur", un charpentier, un menuisier et un serrurier, tous  garnis des instruments et outils nécessaires à l'exercice de chacun des arts"[cccli]. En fait, ces idées ambitieuses n'ont jamais été réalisées pleinement, de même que les exercices sur le terrain prévu pendant l'été — comme des simulacres de siège pour les élèves des dernières années d'étude.

3. Nature hétérogène des travaux d'élèves

L'analyse plus poussée des travaux pratiques des élèves de l'École centrale des travaux publics laisse apparaître différentes approches dans la mise en œuvre. Il convient de distinguer les travaux "pratiques" — qui ont lieu dans les salles particulières de travail (dessin ou répétition des leçons) — et les travaux sur le terrain ou dans les ateliers ou les laboratoires de chimie, que l'on pourrait nommer travaux "manuels". Nous avons vu que, dans les cours réguliers, la plus grande partie du travail des élèves se déroule dans les petites salles particulières affectée à chaque brigade pour la répétition des leçons. En réalité, l'élève doit traiter de questions théoriques, son activité marquant la rupture avec l'aspect magistral des cours. D'où l'appellation de "pratique" attribuée à cette activité[ccclii] .

 Quant aux travaux pratiques — de chimie, par exemple — on lit dans les Développemens  : "Les élèves […] porteront de l'exactitude dans les opérations de la chimie ; ils seront attentifs à tout peser et à tout mesurer, à rechercher le nombre dans toutes les combinaisons ; et si les résultats multipliés sont demandés avec intérêt et recueillis avec soin par les instituteurs principaux, l'école elle-même deviendra un atelier de découvertes, et fera faire à la science des progrès qu'il serait difficile d'espérer de tout autre établissement"[cccliii]. Le travail de l'élève porte surtout sur des mesures et des opérations instrumentales. On voit ici percer l'idéologie du progrès scientifique par la précision des manipulations et des mesures. L'élève, par son travail concret et ses manipulations d'instruments est au service de la science. Pourtant, ce n'est pas lui qui produit la découverte dans son ensemble : il donne ses résultats à la personne qui l'encadre et pourra les faire fructifier. Le travail pratique ici, en chimie,  s'apparente à un travail manuel.

Dans le même ordre d'idée, en deuxième année, "les élèves s'occuperont de l'analyse des substances végétales et animales, des combinaisons dont elles sont susceptibles, et des préparations qu'elles doivent recevoir pour être employées dans les arts. Ils s'attacheront à distinguer, dans les préparations, ce qui est utile à l'objet, de ce que l'ignorance et les préjugés peuvent y avoir introduit afin de simplifier […]  les procédés des arts et de transporter les résultats avantageux dans les ateliers et les fabriques."[cccliv]. On voit bien ici, le caractère appliqué des travaux pratiques, conformément à l'utilité alors admise de la science. En somme, le caractère concret des manipulations ajoute à leur utilité. Aussi, par extension, "pour ceux de ces objets qui ne sont pas de nature à être exécutés dans les laboratoires, les élèves seront envoyés autant qu'il sera possible dans les ateliers, dans les fabriques : il y lèveront les plans des machines, ils y étudieront les procédés, et il y feront, sur la fabrication, des mémoires dans lesquels ils discuteront des machines et des procédés, et ils indiqueront les changements avantageux dont les uns et les autres pourront être susceptibles."[ccclv]

Le travail d'atelier ou de laboratoire est largement complété par la visite d'usines ou d'artisans. Le travail de l'élève se rapproche dans ces conditions, du travail de l'ouvrier en réalisant les opérations demandées : "Pour chaque jour de travail, ils [les instituteurs attachés à la direction des activités des élèves dans les ateliers] régleront les opérations ; et pour chaque opération, ils proposeront un objet particulier de recherche, afin d'employer l'exactitude habituelle des élèves à la détermination pour chaque phénomène de toutes les données qui nous manquent sur les doses, sur les températures, sur les époques et sur la durée. Ils recueilleront avec soin tous les résultats qui contribueront au progrès des connaissances, et qui donneront plus de certitude à la marche de arts"[ccclvi].

Toutes ces dispositions mettent l'accent sur l'aspect pratique et manuel qui domine pour les travaux pratiques ayant lieu dans les ateliers ou les laboratoires. Les élèves fournissent des données à ceux chargés de les exploiter en vue de progrès scientifiques. Ils se limitent à manipuler et fournir des mesures et des données expérimentales. Leur utilité pour ceux qui exploiteront ces résultats — et donc, pour la science — est patente. On pourrait y voir une forme de travaux manuels sans rapport véritable avec une formation d'esprit. Par contre, les travaux pratiques réalisés dans la salle particulière de chaque brigade consistent, pour la plupart, en la solution de problèmes par petits groupes de travail. Leur rôle de renforcement intellectuel est recherché. Il s'agirait plutôt, sous un vocable plus contemporain, d'exercices d'application des cours magistraux, dont les contraintes matérielles sont légères. D'où finalement, des difficultés à atteindre les buts affichés en matière de travail concret — le rêve des 400 élèves manipulant ensemble — au profit du développement des travaux plus généraux en salle spéciale (exercices ou répétitions).

En somme, les ambitions d'une formation par une pratique concrète autant que par les applications plus générales, finissent par se réduire principalement, aux seuls exercices écrits ou oraux. Sans doute, les raisons matérielles ont-elles pesé d'un poids incontournable dans ce détournement des orientations — aspect sur lequel nous aurons l'occasion de revenir à la fin du chapitre. Ou bien des raisons plus idéologiques — telles les orientations d'une autre institution, l'École normale de l'an III, création de la Convention thermidorienne inspirée des projets d'enseignement "révolutionnaire"[ccclvii] — ont-elles influé sur ces évolutions ?

Il s'avère en effet, que le concept d'enseignement révolutionnaire favorisé par l'École normale de l'an III, privilégie l'apprentissage des principes, c'est-à-dire l'apprentissage encyclopédique, plus que l'apprentissage spécialisé. Il s'agit d'essayer de rénover en changeant l'ancien, en créant des savoirs nouveaux. Biot en résume bien les conceptions générales : "L'École normale offrit le premier exemple de leçons orales données en même temps sur toutes les parties des connaissances humaines […] On apprit enfin la véritable manière d'enseigner les sciences ; on connaît pour la première fois la métaphysique de leurs principes […]  c'était faire pour leur enseignement, ce que Galilée, Bacon et Descartes avaient fait pour leur progrès"[ccclviii]. L'apprentissage théorique des notions et concepts scientifiques prime sur l'approche de leurs applications et de leur mise en pratique. Cette prédominance de l'aspect théorique au détriment d'une approche pragmatique, marquera pendant longtemps encore, l'enseignement des sciences en France.

II. Des travaux pratiques, attribut d'une spécialisation à la fin du XIXe siècle

Durant la première moitié du XIXe siècle, les lycées et collèges royaux connaissent un enseignement classique où les sciences physiques sont enseignées en cours magistral. Les laboratoires des établissements de l'enseignement secondaire sont peu à peu équipés sous l'influence de Thénard, mais leur usage est strictement limité aux rares expériences de cours. Il n'est alors absolument pas question de travaux pratiques en sciences, les élèves se destinant en majorité aux professions libérales.

Sous le second Empire, avec la mise en œuvre de la bifurcation des études — la voie classique toujours dédiée aux humanités, et celle scientifique, pour les élèves préparant les concours des écoles du gouvernement — les sciences interviennent dans le cursus scientifique dès la classe de troisième. Pour parfaire leur installation au lycée, un accord entre les ministères de l'Instruction publique, de la guerre et de la marine[ccclix], décide que les programmes des concours de recrutement des grandes écoles correspondantes seront pris dans les programmes des lycées[ccclx]. En particulier : "la classe de mathématiques spéciales […] continuera à être superposée à la section scientifique de la division supérieure des lycées, et les programmes de cette classe, conformes à ceux de l'examen d'admission pour l’École polytechnique et pour l’École normale, seront à l'avenir, concertés entre le ministre de la guerre et le Ministre de l'instruction publique"[ccclxi]. Cette mesure est compréhensible, dans la perspective d'une adéquation de la formation secondaire des futurs polytechniciens à leur spécialisation future. A cette mesure, s'en ajoute une autre, non moins importante parce que nouvelle pour l'enseignement des sciences physiques dans l'enseignement classique : l'existence de travaux pratiques de chimie en classe de mathématiques spéciales, gratuits pour les élèves internes[ccclxii], et ouverts si possible aux élèves de la classe de logique de la filière sciences. Cette création de travaux pratiques de chimie en classe de mathématiques spéciales revêt une importance particulière : elle permet d'associer la préparation du baccalauréat à celle des écoles spéciales, véritable synergie mise en place dans les lycées. Pourtant, nous n'avons pas trace de la mise en œuvre effective de séances de travaux pratiques : cette mesure restera lettre morte tout au long de la bifurcation.

Une telle mesure est à rapprocher des travaux pratiques de chimie prévus pendant la Révolution à l'École centrale des travaux publics — future école polytechnique — et qui devaient occuper une large place au service de la spécialisation dans la formation polytechnicienne. En fait, cette disposition n'entrera pour ainsi dire pas non plus en application, à la fois par suite des difficultés d'approvisionnement en matériel et de la non disponibilité de locaux spéciaux ; mais aussi, à cause du peu de conviction que les professeurs accordent aux sciences physiques — d'autant que son introduction au concours d'entrée à l'Ecole polytechnique semble abandonnée — et le fait qu'ils accordent toujours davantage de crédit aux exercices plus abstraits qu'aux travaux manuels, considérés comme demandeurs de temps inutiles dans la préparation du baccalauréat et des concours. Enfin, il faut rappeler que l'image de la physique au lycée et parmi les notables, demeure celle d'une discipline de culture, sans véritable utilité sociale, et ce, malgré les efforts déployés dans les instructions officielles. Tout ceci explique sans doute les freins à la mise en œuvre des manipulations d'élèves.

En 1859, la bifurcation est ainsi remise en cause devant l'hostilité des parents et des enseignants, toujours attachés à la formation par les humanités. Plus tard, Zevort directeur de l'enseignement secondaire résumera la situation : "C'était une conception fausse des besoins de la grande majorité de la clientèle scolaire que celle qui consistait à imposer les mêmes études aux aspirants à l’École polytechnique et à la masse qui réclamait un enseignement plus pratique et moins élevé"[ccclxiii]. Cette question de l'étude plus pratique et utile à une spécialisation resurgit régulièrement :  après la bifurcation, la question de la formation courte, sans latin et de niveau moyen, pour futurs travailleurs de l'industrie, du commerce ou de l'agriculture, réapparaît[ccclxiv]. Victor Duruy, ministre de l'instruction publique appréhende le problème différemment : "S'il [est] excellent de faire, par les études classiques, des lettrés, des avocats et des médecins, il ne [l'est] pas moins de donner aux futurs employés du commerce, de l'industrie et de l'agriculture, les connaissances spéciales que leur professions [réclame]"[ccclxv]. Il crée en 1865 un enseignement secondaire spécial ­— reprenant ainsi l'appellation de Salvandy[ccclxvi]. En même temps, les écoles primaires supérieures — créées par Guizot en 1833 — bien que négligées après la loi Falloux, vont offrir un enseignement sans latin qui prolonge l'éducation primaire, d'où leur concurrence à l'enseignement secondaire spécial.

Cet enseignement secondaire spécial se veut différent du classique, non seulement par l'absence du latin, mais par ses méthodes. Il doit dégager un esprit nouveau qui développe chez l'élève l'aptitude à embrasser les professions jusqu'alors occultées par l'enseignement secondaire, sans qu'il s'agisse cependant d'une véritable préparation professionnelle. Les sciences y sont donc enseignées autrement[ccclxvii]. Les instructions officielles précisent le caractère concret de cet enseignement : "L'enseignement spécial sera caractérisé par ses programmes ; il le sera aussi par ses méthodes […] il ne s'agit point […] de préparer comme au lycée classique, des hommes qui fassent, des plus hautes spéculations de la science ou des lettres leur étude habituelles, mais des industriels, des négociants, des agriculteurs, dont beaucoup d'ailleurs, étendent par l'expérience de la vie cette instruction en apparence plus étroite […] [ils] sauront rejoindre ceux qui auront cherché pour leur esprit un développement plus large dans des études désintéressées"[ccclxviii].

Le caractère concret de ce nouvel enseignement doit préparer aux spécialisations. Utilité des sciences et gratuité des humanités fondent le nouvel apprentissage : "En même temps que les sciences appliquées mettront son esprit dans cette voie pratique, les cours de littérature, d'histoire et de morale lui donneront le goût de s'élever au-dessus des réalités du monde physique pour arriver au beau, au bien, à Dieu, d'où viennent et en qui se confondent toutes les perfections […] La science continue ses découvertes et met chaque jour au service de l'industrie des agents nouveaux qui la secondent ; mais, pour être bien appliqués, ces agents délicats ou puissants veulent être habilement maniés. Voilà pourquoi le progrès industriel est aujourd'hui étroitement lié au progrès scolaire, et comment les questions que l'Université a la tâche d'étudier et de résoudre ont acquis une si grande importance, même pour la prospérité matérielle de la France"[ccclxix].

En accord avec cette ligne de conduite intervient la création de travaux pratiques de chimie, en quatrième et dernière année de l'enseignement secondaire spécial : "L'enseignement de cette année est pratique, industriel, approprié aux besoins de chaque localité. On s'occupe d'agriculture et d'engrais à Caen, Chartres, etc.; de porcelaines, de poteries à Creil, Sarreguemines, Toulouse, Limoges, etc. ; de vinification et de distillation à Cahors, Dijon, Bordeaux, Cognac, Montpellier, etc. ; de sucre à Valenciennes, Amiens, Lille ; de métallurgie à Alais, Saint-Etienne, Le Creusot, Langres, Nancy, etc.

Une partie de la matinée du jeudi et de l'après-midi du dimanche est consacrée aux manipulations et à la visite des principaux établissements industriels de la contrée"[ccclxx]. Le rapprochement du caractère pratique et professionnalisant de la formation signe le rôle des travaux pratiques. Là encore, les même présupposés se retrouvent  dans cette disposition novatrice : l'élève doit manipuler pour se familiariser avec les fabrications industrielles ou les techniques agricoles.

Il est remarquable de constater l'existence de listes récapitulatives de manipulations effectuées dans certains collèges en 1865‑1866 : trente‑six manipulations de chimie sont exécutées par les élèves de 3ème et 4ème année au collège de Dieppe ; elles comprennent des préparations de gaz (oxygène, hydrogène, oxyde de carbone, protoxyde d'azote, hydrogène phosphoré, chlore gazeux…) ou produits chimiques (acide carbonique, acide sulfurique, ammoniaque, acide chlorhydrique, acide prussique…), des réactions spécifiques, des analyses (de l'air, de l'eau, de diverses espèces d'eau au point de vue de la potabilité, de sels et principales combinaisons binaires, de la terre arable, des engrais, de quelques minerais…)[ccclxxi]. Au lycée impérial du Havre la classe de troisième et la classe de quatrième ont exécuté chacune, la même année, un nombre équivalent de manipulations  : 34 manipulations dont 17 de chimie et 17 de physique (chute des corps, hydrostatique, équilibre des liquides dans les tubes capillaires, corps immergés, mesure de la densité des liquides, aréomètres, poids de l'air et pression atmosphérique, baromètre, loi de Mariotte, expériences avec machine pneumatique ou diverses pompes telles la pompe de compression ou la fontaine de compression, expériences sur les dilatations et le thermomètre, les changements d'état, la force élastique des vapeurs, l'ébullition, la liquéfaction et la vaporisation accompagnant la production de froid[ccclxxii]). A cette liste s'ajoute celle des 7 visites recommandées (dont 4 aux usines : ateliers Mazeline, ateliers métallurgiques, scierie mécanique, usine de préparation d'extraits de bois et les autres au musée d'histoire naturelle).

Le nombre des manipulations n'est pas toujours aussi élevé, comme en témoignent les autres listes :16 manipulations (6 en physique et 6 en chimie) au lycée impérial de Caen, 29 manipulations en troisième année (10 en physique et 19 en chimie) au lycée impérial d'Alençon, 13 (5 en physique et 8 en chimie) en troisième année du lycée impérial de Coutances, qui deviennent 19 (6 en physique et 13 en chimie) pour la classe de quatrième année  en 1865‑1866. Au lycée de Rouen, le nombre des manipulations est réduit : 13 manipulations pour la seule chimie en classe de troisième année, alors que leur nombre tombe à 4 au lycée de Caen. Dans ce dernier cas, il est intéressant de noter la démarche, centrée sur l'application, la manipulation étant directement reliée à une visite d'usine correspondante, par exemple, à propos du gaz d'éclairage : "les élèves après l'avoir préparé [le gaz d'éclairage] dans le laboratoire, ont été  conduits dans l'usine à gaz de la ville où M. Seguin, en l'absence du directeur, a bien voulu la leur faire visiter dans tous ses détails"[ccclxxiii]. Cette rapidité à répondre aux exigences du programme en matière de manipulations de chimie ou de visites d'établissements industriels semble indiquer une prédisposition antérieure des collèges envers ce type d'activités, donc ce type de formation.

Comme le rappelle Duruy, dans sa circulaire du 6 avril 1866 aux recteurs, la nature du nouvel enseignement doit permettre de : "…diriger constamment l'attention des élèves sur les réalités de la vie, les habituer à se rendre compte des phénomènes qui s'accomplissent dans le milieu où ils sont placés, et leur faire goûter si bien le plaisir de comprendre, que ce plaisir devienne un besoin pour eux ; en un mot, développer chez l'enfant l'esprit d'observation et le jugement qui font l'homme à la fois prudent et résolu dans toutes ses entreprises, sachant gouverner ses affaires et lui‑même". Il s'agit bien pour les élèves de l'enseignement spécial de comprendre, de former leur esprit à l'observation et au jugement, et non de répéter des gestes ou des techniques : le caractère de cet enseignement se veut secondaire.   

Au fil des ans, on pourra constater un débordement des enseignements pratiques de l'enseignement secondaire spécial sur l'enseignement classique et les cours scientifiques : certaines manipulations sont effectivement du même type qu'en mathématiques élémentaires (résolution expérimentale d'une question). Même si la raison initiale en est un aménagement favorisant le regroupement de petits effectifs, il n'en reste pas moins que le mélange des deux catégories de populations ­— élèves de l'enseignement classique et élèves de l'enseignement secondaire spécial — ne semble pas, localement, une incongruité. Comme si les professeurs, convaincus de l'aspect bénéfique des manipulations mises au point pour l'enseignement secondaire spécial, en avaient étendu le bénéfice aux classes terminales classiques. Il faut peut être voir dans ces cas particuliers, une sorte de préfiguration de l'évolution de l'enseignement spécial qui, de pratique et inférieur à l'enseignement secondaire classique, va se modifier, jusqu'à donner en fin de siècle un nouvel enseignement secondaire, l'enseignement moderne ; ces évolutions préfigurent également, les changements du tournant du siècle avec la réforme de 1902 et l'institutionnalisation des travaux pratiques de sciences physiques.

III. L'institution des exercices pratiques en 1902, ancêtres de nos travaux pratiques de physique

1. Une disposition novatrice au service d'une formation positive

La création des exercices pratiques par la réforme de 1902 caractérise la nouvelle direction donnée à l'enseignement des sciences, ainsi que le clame Berthelot, "[un enseignement qui ne soit pas] un second enseignement classique, symétrique et parasite du premier… mais à côté du vieil enseignement classique que beaucoup de familles désirent conserver, [qui mette en œuvre] des formules nouvelles, d'un ordre tout différent, appropriées aux vœux d'un autre groupe de familles"[ccclxxiv]. L'idée centrale est l'adaptation du système secondaire à la diversité du monde moderne en remédiant à son anachronisme dans une société démocratique ; mais aussi, et plus concrètement, de préparer des scientifiques pour l'industrie et l'enseignement supérieur qui requièrent des spécialistes scientifiques. Ainsi, à leur façon, les sciences doivent devenir des "humanités", au sens large du mot, "les humanités scientifiques"[ccclxxv] participant à la culture générale par l'importance de leurs méthodes, et ouvrant aussi bien sur une formation d'esprit que sur une compétence spécifique : "nous voulons que [les élèves] soient munis de connaissances positives et qu'ils n'aient pas appris à comprendre seulement pour exprimer, mais surtout pour agir"[ccclxxvi]. Car l'enseignement scientifique doit permettre d'acquérir un esprit scientifique, c'est à dire être capable d'en maîtriser la méthode puisque "la méthode importe plus que la science, car c'est la méthode qui crée la science"[ccclxxvii]. On se propose de substituer à l'ancienne méthode déductive (cf. chapitre 2, 3), la démarche inductive conforme à l'esprit positiviste de la réforme : partir des faits d'observation pour élaborer les lois de la nature.

Cette méthode ainsi proclamée comme indispensable doit être, en plus du cours, l'objet de travaux pratiques. Pour la première fois dans l'histoire, les travaux d'élèves ont leur part de formation intellectuelle : ils doivent concrètement ouvrir à l'essence des sciences physiques en permettant un entraînement actif à la méthode expérimentale. Ressort essentiel de ces nouvelles méthodes, ils doivent offrir à l'élève "Le sens de la réalité, la notion de loi, et [lui permettre] d'entrevoir, entre les phénomènes en apparence les plus dissemblables, les rapports qui les unissent.". Et Louis Liard de conclure "Ce sera en lui, avec des acquisitions durables, une philosophie immanente de la nature […], l'éveil de sa curiosité […], la mise en mouvement de ses énergies"[ccclxxviii]. Non seulement l'élève devient actif, mais il s'exerce au raisonnement et acquiert ainsi un esprit critique "(l')une des fins, la fin principale de toute éducation, qui vise à autre chose qu'à former des esprits réceptifs et passifs". On voit bien l'ambition des propositions : former des élèves capables d'exercer leur l'intelligence, et donc maîtres des savoirs qu'ils construisent. Et sur un plan politique, volonté de s'opposer au dogmatisme dont on accuse l'enseignement catholique. Ainsi, un humanisme scientifique trouverait‑il là sa véritable place, dans la formation de l'homme futur.

2. Mise en œuvre des exercices pratiques

   Conçus par le professeur avec un matériel peu dispendieux, les exercices pratiques sont exécutés par l'élève : "On se bornera quelquefois à faire faire aux élèves de simples observations qualitatives, le plus souvent on ira jusqu'à une mesure, mais en se limitant à l'approximation juste nécessaire pour permettre à l'élève de voir l'ordre de grandeur des choses avec des expériences d'une grande simplicité"[ccclxxix]. La plus large initiative est ainsi laissée pour le choix de ces exercices pratiques. Ils réclament, selon Lucien Poincaré, alors inspecteur général de sciences physiques, observation et mesure car :  "La véritable expérience est quantitative, [parce qu'elle] permet l'évaluation d'une grandeur en nombre, au moyen d'une unité définie […] il faut que l'élève acquière nettement l'idée de ce qu'est une mesure, il faut qu'il en pratique lui‑même" [ccclxxx]. Ainsi, pour la première fois, la terminologie "pratique" n'est pas de connotation dévalorisante. Il s'agit, ici, de la mise en œuvre d'une pratique intellectuelle, et donc, selon les idées de l'époque, respectable. L'organisation effective des exercices pratiques est ainsi un maillon essentiel dans le succès de la réforme à fonder l'enseignement de la physique sur une logique scientifique expérimentale. Le primat de l'expérience que ces exercices pratiques doivent afficher, s'inscrit dans une logique positive de la science. Leur instauration constitue une étape majeure dans l'évolution des caractères de la physique.

Les exercices pratiques, comme les expériences de cours, doivent être d'une grande simplicité. Une liste indicative est mentionnée dans les instructions officielles[ccclxxxi]. Leur mise en œuvre effective est mal connue, faute de documents d'archives facilement accessibles. Les manuels d'exercices pratiques contemporains de la réforme sont presque inexistants ;  nous avons analysé le premier paru pour les classes de seconde et première C et D, dix ans après le lancement de la réforme (1912)[ccclxxxii].  Il comporte 39 exercices répartis sur 6 domaines[ccclxxxiii]. La moitié des exercices constituent des mesures de grandeurs physiques, avec des modes opératoires soigneusement détaillés. L'élève est ainsi soigneusement guidé et doit suivre la marche indiquée comme, par exemple : « mettre dans les plateaux […] ou remplir un flacon […] ou […] placer la lentille entre écran et source lumineuse jusqu'à égalité de l'image et de la source […][ccclxxxiv] » autant de termes injonctifs qui ne laissent pas vraiment d'initiative à l'élève. Deux exercices seulement consistent à tracer un graphique (étude du ressort, refroidissement), selon les nouvelles directions définies par la réforme[ccclxxxv]. Enfin, sept exercices sont des expériences qualitatives demandant d'observer un phénomène ou de construire un instrument[ccclxxxvi]. Dans ce dernier cas, l'adéquation des exercices au cours est effective. Quant aux lois, quatre d'entre elles sont seulement vérifiées[ccclxxxvii] : on est loin de l'induction recommandée dans les textes d'intention de la réforme. La vérification demandée satisfait encore à l'ancien point de vue déductif, et pourtant fortement remis en cause.

En conclusion, ces exercices se présentent comme une familiarisation avec le concret, un entraînement à la mesure ou à la vérification de lois. L'aspect expérimental se confond surtout avec la détermination de grandeurs, et l'observation qualitative. L'étude des phénomènes avec représentation graphique est sous‑représentée. L'aspect pratique des exercices largement présent, explique certainement la forte proportion des mesures qui recourent aux instruments usuels : balance, thermomètre, vases gradués. On retrouve quelque peu le type de préoccupation — initier aux outils et méthodes des professionnels — déjà entrevue dans les précédentes tentatives en matière de création de travaux d'élèves. La formation à l'esprit scientifique est quelque peu occultée.

Nous pensons avoir suggéré que ce type d'exercices pratiques semble plutôt ignorer la formation à la démarche expérimentale et sommes plutôt enclins à penser qu'ils favorisent la simple manipulation, sans recours à la démarche intellectuelle nécessaire à la recherche. On peut cependant imaginer l'intérêt pour l'élève, du contact avec les objets d'étude de la physique, comme nous le confirment les rapports sur l'application de la réforme. Ceux-ci font état d'une satisfaction qui confirme un certain rôle attendu des exercices pratiques.

3. Le rôle des exercices pratiques

Dès après l'application de la réforme, un questionnaire est lancé par le vice-recteur aux chefs d'établissements de l'académie de Paris. Les réponses sont analysés dans les rapports au Conseil Académique de Paris, conservés aux Archives nationales[ccclxxxviii].

En 1906, l'administration des lycées donne un bilan positif. Le proviseur du collège Rollin précise que " le succès de ces exercices a réalisé et dépassé peut‑être les espérances qu'on avait formées". Dès 1907, soit cinq ans après le début de l'application de la réforme, la satisfaction est générale, l'enseignement de la physique-chimie étant un de ceux qui donnent les meilleurs résultats, "il n'y a pas d'ordre d'enseignement où le nombre d'élèves indifférents ou paresseux soit aussi limité" (proviseur de Condorcet). On souligne l'effet bénéfique des exercices pratiques : "les élèves commencent à comprendre la relation qui doit exister entre la précision d'une mesure et le résultat numérique qui le traduit, entre une formule algébrique et la réalité[ccclxxxix]". Les résultats des élèves scientifiques s'améliorent remarquablement : à Louis‑le‑Grand, la proportion d'élèves qui dépassent ou atteignent la moyenne varie de 62 %  à 94 % dans les classes à exercices pratiques ; elle est de 77 % au collège Rollin ; on pense même que l'amélioration des résultats au concours d'entrée à Polytechnique leur est dû. Personne ne demande un retour en arrière. On peut lire dans le rapport de l'exposition franco‑britannique de 1908 que "(la physique) est l'enseignement qui a réalisé le plus pleinement et le plus complètement son objet". Il est intéressant de noter en même temps que, selon Bouty, professeur de physique à la faculté des sciences de Paris, les résultats se font aussi sentir dans l'enseignement supérieur.

Aussi, en 1914, l'enseignement des sciences physiques est-il réhabilité. Il est intéressant de signaler l'existence de travaux pratiques d'initiative intelligente particulièrement remarquables dans des collèges de filles. De même sont mentionnées certaines initiatives où les élèves viennent spontanément à l'atelier du laboratoire s'initier à la télégraphie, construire des petits postes, faire des observations météorologiques. Il s'agira de situations particulières qui s'évanouiront bien vite. A partir de cette date, on ne signale plus de cours dictés. Les professeurs ont à peu près intégré cette nouvelle forme de travail, et selon Lamirand "les travaux pratiques sont mieux choisis ; plus intéressants, plus accessibles et on tend à les exécuter dans les collèges avec une régularité jusqu'alors inconnue".[cccxc]

On peut dire qu'en 1914, les exercices pratiques sont entrés dans leur phase de croisière. La parution du premier manuel en est une illustration. Leur apport dans l'enseignement n'est plus discuté : ils favorisent une meilleure compréhension de la physique, ce qui les place définitivement comme composante de l'enseignement expérimental. L'enseignement des sciences physiques comportera désormais à la fois des cours et des travaux pratiques.

Un tel bilan pourrait se suffire à lui‑même. Pourtant, au‑delà de l'apparence des constats, d'autres changements, plus progressifs ceux‑là, apparaissent. Les exercices pratiques introduisent des changements dans le travail des professeurs. La rupture qui, peu à peu s'installe modifie le rapport du professeur à son enseignement : une réflexion nouvelle sur la profession s'impose.

4. Perspectives et conséquences

"Avec les travaux pratiques obligatoire, la réforme de 1902 dédouble l'enseignement ancien et le partage entre l'amphithéâtre et le laboratoire, entre la théorie et la pratique "[cccxci]. Cette dualité va caractériser le professeur nouveau par le changement qu'elle réclame. Formé pour enseigner magistralement les sciences aux élèves, le professeur doit en plus des cours, mettre en scène des dispositifs expérimentaux modernes et inédits, et concevoir des exercices pratiques sans avoir été préparé à cette tâche.

Les professeurs sont d'abord surpris puis déroutés : "on a cherché les voies et les moyens pour organiser les travaux pratiques ; on s'est donné beaucoup de peine ; on s'est agité […] mais il en est résulté à peu près partout une sorte d'indécision momentanée, et c'est tout"[cccxcii]. S'unir devient une nécessité : l'Union des physiciens[cccxciii] est créée "pour se défendre et mieux servir la cause de la réforme[cccxciv]". Elle édite un Bulletin mensuel — le Bulletin de l'Union des Physiciens — qui organise un Office des laboratoires, sorte de mutuelle des idées entre tous les collègues[cccxcv]. Un réseau d'échanges et d'entraide naît du fait que les professeurs ont obligation de reléguer les instruments scientifiques anciens au profit de dispositifs simples, faits d'objets quotidiens ou facile à se procurer afin de pourvoir à la conception des exercices pratiques. Aussi, ils "éprouvent à chaque instant les plus grandes difficultés à transformer en appareil scientifique une foule d'objets hétéroclites dont l'achat est imposé par un budget trop modeste"[cccxcvi].

Il résulte de ces contraintes un changement de l'image du professeur. Il doit maintenant aller à la recherche d'informations pratiques, et pour cela “fréquenter les ouvriers, les interroger, les voir travailler […]", ce que Mermet, président de l'Union, admet : "[bien que] ce conseil (soit) un peu à côté lorsqu'il s'adresse à des professeurs,[…] je n'hésite pas à affirmer que c'est faire une chose très utile"[cccxcvii]. On sent à travers les précautions employées, que cette conduite n'est pas chose normale. D'où la crainte que les travaux pratiques ne dévient vers un enseignement de travaux manuels. Bertinet, en 1905, s'interroge au Conseil académique de Paris : "il n'est pas à supposer que l'administration entendent faire dégénérer les exercices pratiques  en travaux manuels ?"[cccxcviii]. La crainte du déclassement de l'enseignant est très forte. Travailler de ses mains des matériaux bruts, relève de l'ouvrier ou de l'artisan, donc d'un niveau primaire ou au mieux, primaire supérieur, ce qui est intolérable pour un professeur, toujours soucieux de sa notabilité. Ici réapparaît encore l'aspect purement manuel —sous-entendu, professionnalisant — du travail de l'élève, à travers la condition du professeur.

Assez vite, dès 1907 et 1908, les questions des professeurs dans leur bulletin, prennent un tour plus pédagogique : faut‑il distribuer les feuilles de travail d'élève avant la séance ? Quelle forme donner aux cahiers d'exercices pratiques ? Quelle duplication est préférable ? Combien d'élèves par groupe de travail ? Le professeur s'interroge sur l'organisation de son activité.  Ainsi s'affrontent deux courants contraires : ceux qui se veulent pragmatiques et optent pour des séances homogènes qui permettent de minimiser la surcharge de travail au détriment d'un véritable questionnement par l'élève ; et ceux qui, se tournant vers les textes de la réforme, rappellent que l'induction doit être la méthode reine en sciences physiques, et réclament des exercices pratiques dits "actifs" permettant une "véritable induction par les élèves". Le débat est fortement suivi d'octobre 1909 à juillet 1910, où presque tous les numéros présentent un article général — soit huit articles sur les exercices pratiques —  dont la moitié, consacrés aux exercices pratiques actifs. En mai 1910, Henri le Chatelier, physicien et membre de l'Union des physiciens va même jusqu'à affirmer que "l'utilité des cours de physique et chimie est très discutable au début de l'enseignement […] ; que le seul objet de l'enseignement des sciences physiques jusqu'au baccalauréat première partie devrait être l'acquisition de notions précises sur les phénomènes naturels, et ces notions ne peuvent s'acquérir que par le travail personnel, c'est‑à‑dire le travail manuel"[cccxcix].

C'est, pour la profession, un véritable renversement des valeurs jusque‑là admises. Chose nouvelle, le professeur s'adresse aux autres : la profession était individuelle, elle devient collective. La notion d'équipe pédagogique se profile lentement. Quelques professeurs conçoivent de nouvelles façons de travailler. L'impression règne alors d'un basculement possible entre un enseignement fondé sur la pratique expérimentale inductive vécue par l'élève, et un enseignement centré sur le cours, avec des exercices pratiques plus systématisés. La bataille des arguments montre que le poids des raisons matérielles va l'emporter : la surcharge de travail, le manque de temps et les classes pléthoriques ont raison des puristes. Le moment est cependant propice aux innovations : la réflexion pédagogique devient plus générale. La profession change.

IV. Pédagogie de la redécouverte et TP-Cours

L'entre-deux guerres n'a pratiquement pas apporté de changements notables dans l'enseignement de la physique. Des manuels de travaux pratiques (TP) paraissent, certains s'attachant à faciliter le rapport de l'élève en intercalant des feuilles déjà organisées où l'élève doit noter ses résultats. Ainsi, la séance de TP se présente à l'élève comme une série standardisée de tâches, celles-ci étant pré-pensées par le professeur. Tout l'effort d'organisation des activités, de prise de distance et d'initiative de l'élève est court-circuité. Le rôle initial de l'exercice pratique — comme moment pour l'élève d'acquérir par son activité expérimentale une formation d'esprit scientifique —  laisse place à une activité standardisée, faisant de l'élève un acteur docile, chargé de faire les mesures et le montage conçus par le professeur, pour en retrouver les lois déjà introduites en cours. Le TP retrouve ainsi son rôle de familiarisation avec la situation concrète et de lieu de manipulation pour l'élève. Il est redondant du point de vue de l'avancée des connaissances pour l'élève. La rentabilité intellectuelle du temps passé aux travaux pratiques est faible d'autant que souvent la présentation qualitative de la loi par le professeur a déjà initié le contact avec le concret : la loi étant énoncée en cours, il ne reste à l'élève, pour ainsi dire, rien à découvrir en matière de contenus scientifiques avec les travaux pratiques.

Cet aspect de relative inutilité des travaux pratiques, va rencontrer une préoccupation née dans l'entre-deux guerres et développée dans les années 1945‑1950 sous l'appellation de "Nouvelles pédagogies". Les conceptions des pionniers de l’éducation nouvelle se font jour, leurs idées pédagogiques découlant, pour une large part, de l’examen individuel et de l’observation des enfants dans leur cadre habituel de vie. On connaît la célèbre formule d’Ovide Decroly (1871-1932): «L’école par la vie et pour la vie.» Envisagée dans son acception la plus large, cette formule désigne les différentes formes de «décloisonnement» ou d’intégration des activités scolaires et extra scolaires : l’école va à la vie, ouvre ses portes à la vie et constitue un milieu vivant. La pédagogie decrolyenne englobe à la fois les activités physiques, l’éducation intellectuelle et la formation morale. Celle-ci, repose, entre autres, sur le travail en équipe, le self-government et l’institution d’un système de responsabilités. L’éducation intellectuelle est dominée par l’organisation du milieu scolaire et par l’exploitation des centres d’intérêt. Quant aux idées de l'américain John Dewey (1859-1952), elles ont marqué, pendant la première moitié du XXe siècle, non seulement la vie scolaire des États-Unis, mais aussi la pensée pédagogique de la plupart des pays. Dewey fait appel à la liberté de l’enfant, à ses besoins, à son activité. On lui doit, à ce propos, la célèbre formule Learning by doing. Les travaux manuels et la vie sociale tiennent une grande place dans l’école. On voit combien le caractère manipulatoire des travaux pratiques peut rejoindre les idées d'apprentissage par l'action de Dewey, et influenceront les réformateurs des années 1950.

 Avec la massification de l'enseignement  secondaire, se profile déjà l'échec scolaire et son cortège de tentatives de remédiations. Les  applications des nouvelles pédagogies commencent à apparaître. Ainsi, Célestin Freinet (1896-1966) dont l'œuvre occupe une place particulière dans l’histoire de la pédagogie : "Tout en confirmant ou en approfondissant les principes exposés par les pionniers du courant dit de l’Éducation nouvelle, Freinet oppose son «matérialisme scolaire» aux théoriciens : «La libération pédagogique, dit-il, sera l’œuvre des éducateurs eux-mêmes ou ne sera pas.». Cette pédagogie populaire, née au cours des années 1920 dans une école primaire des Alpes-Maritimes, repose sur un certain nombre de principes qui se sont progressivement clarifiés (la motivation, l’expression, la socialisation, le tâtonnement expérimental), et qui sont mis en œuvre dans diverses techniques originales"[cd].

Ce bouillonnement d'idées influence certainement les conceptions de Brunold, puis Lazerges sur les avantages d'une pédagogie de la redécouverte[cdi], laquelle prône l'activité manuelle et intellectuelle de l'enfant au cours d'activités de découverte expérimentale. Au cours de la conférence de Sèvres déjà citée, Guy Lazerges n'hésite pas à fustiger la conception antérieure des professeurs en matière de TP : "Il n'y a aucune raison pour que le cours précède les travaux pratiques ; c'est l'inverse qui devrait avoir lieu le plus souvent. Les travaux pratiques sont le concret de l'enfant ; le cours magistral comporte déjà pour lui une part d'abstraction : commencer par le cours, puis le faire reprendre ou appliquer en manipulation, c'est aller par conséquent de l'abstrait au concret. Si on estime que les travaux pratiques doivent venir en second lieu, c'est probablement parce qu'on se borne à y faire répéter les expériences faites en classe par le maître, allant ainsi, non seulement de l'abstrait au concret, mais peut-être aussi de l'adulte à l'enfant. Il y a pourtant mieux à faire : les travaux pratiques doivent permettre d'alléger l'enseignement magistral"[cdii].

Ainsi, Lazerges attribue aux travaux pratiques, un rôle complémentaire au cours dans l'acquisition des connaissances. Il considère la lourdeur du cours magistral et ressent la nécessité de le rendre plus accepté par l'enfant en transférant une partie des savoirs aux travaux pratiques. Pour cela, il regrette que : "Ces travaux pratiques […] ne [soient] pas encore vraiment incorporés ou intégrés dans l'enseignement ; ils constituent un néoplasme, alors qu'ils devraient être un élément de structure"[cdiii].  Il en donne la preuve en condamnant l'actuelle conception des travaux pratiques, notamment, le rôle exagéré attribué à la présentation de compte rendus de travaux pratiques au baccalauréat qui occasionnent "un surmenage stupide". Il en déduit que cette façon de concevoir le compte-rendu "montre qu'on ne croit pas à la vertu pédagogique des manipulations car si vraiment un enfant comprend mieux la physique ou la chimie parce qu'il a fait des travaux pratiques, l'examinateur doit s'en apercevoir"[cdiv].

C'est donc bien la valeur pédagogique des travaux pratiques qui est en cause, et par là même, la conception de l'organisation de l'enseignement des sciences physiques qui se pose. Lazerges pense alors en terme d'enseignement expérimental, comprenant un tout cohérent : le cours et les travaux pratiques. Pour cela, il souhaite "que se généralisent les salles mixtes pouvant servir à la fois pour les cours et pour les travaux pratiques"[cdv]. D'où l'appellation de TP-cours qui couronnerait cette symbiose entre les séances magistrales dirigées par le professeur, et les séances de redécouverte par groupes d'élèves, constituant le cœur des travaux pratiques. Les séances de travaux pratiques sont ainsi qualifiées de séances de manipulation intégrées.

L'unité d'enseignement devient l'ensemble cours + TP : "Quel que soit l'ordre suivi, si nous voulons que les travaux pratiques soient vraiment de l'enseignement, il faut que chaque séance ait une fin comme une leçon bien conduite. Trop souvent, les élèves font quelques opérations et puis  s'en vont, sans savoir en somme, s'ils ont réussi ou pas, d'où à brève échéance une certaine indifférence pour ces travaux sans conclusion. Il serait bon […] de prévoir […] un critère de la qualité du travail effectué, de manière à intéresser la partie"[cdvi].

Sa conviction de démarche naturelle allant du concret à l'abstrait serait alors mise en œuvre : "le maître, s'élevant du concret à l'abstrait, met en place de façon nettement systématique les résultats qui ont été obtenus par les élèves sous sa direction et, allant de l'enfant à l'adulte, il [le maître] reprend lui-même au besoin, certaines des expériences exécutées, les complétant s'il y a lieu, par celles qu'il est seul en mesure d'effectuer avec profit"[cdvii]. On assiste déjà à une nouvelle vision de l'apprentissage, où la démarche partirait de l'enfant contrairement aux méthode antérieures de  présentation des connaissances par le professeur.

Toutefois, des précisions nuancent cette approche : la question des feuilles de manipulation (ou le travail de l'élève est consigné, avec des parties à remplir) est posée. Faute d'une initiative laissée à l'élève, Lazerges propose seulement des feuilles élaborées par le seul maître, adaptées à son cours et non configurées à priori, comme dans les cahiers de travaux pratiques imprimés du commerce. Car il n'est plus question de compte‑rendu trop soigné, ni de beaux "cahiers" : il faut que l'élève puisse quitter la salle après une heure et demi en laissant son compte rendu terminé. Si le compte rendu suit le travail direct de l'élève, sa conception a priori par le professeur, marque les limites de cette pédagogie de la redécouverte.

V. Des travaux pratiques : laboratoire de recherches pour l'élève ?

Durant une vingtaine d'années, les travaux pratiques de sciences physiques vont connaître une stagnation significative : rares sont les professeurs qui appliquent les propositions de TP-Cours. Par contre, les habitudes se maintiennent : cahiers de manipulations, TP qui suivent les cours et en sont des applications, désintérêt des élèves.

Dès avant l'expérience de la réforme Lagarrigue, des réflexions de professeurs paraissent dans le Bulletin de l'Union des physiciens : "Beaucoup de collègues ressentent une certaine insatisfaction dans la façon d'enseigner non seulement la chimie, mais les sciences physiques en général. Et que dire des élèves eux-mêmes"[cdviii]. On compare avec les pratiques d'enseignement en Amérique ; on cite H.-F. Lewis : "Nous les (élèves) faisons travailler au laboratoire à faire des observations qu'un élève d'école primaire peut faire et nous leur demandons de remplir page après page leur cahier de laboratoire en leur enlevant ainsi la possibilité de faire une rédaction  scientifique. Nous ne leur demandons pas de participer à la préparation des expériences […] nous insistons sur la conformité au détriment de la créativité."[cdix]. D'où la conclusion : les programmes sont trop lourds, "les travaux pratiques sont presque toujours une ennuyeuse démonstration de ce que les élèves savaient déjà"[cdx].

Aussi, une véritable interrogation sur les travaux pratiques prend naissance à travers le Bulletin : "De nouvelles dénomination se font actuellement jour : T.P. et D., travaux pratiques intégrés, travaux pratiques‑cours. Tout compte fait, il semble que les collègues entendent par là, la possibilité de faire cours avec des élèves qui manipulent, soit de faire des exercices. Puis dans le Bulletin, notre Président nous dit que "le meilleur emploi de la séance est un problème pédagogique qui semble passionner certains collègues". Aussi s'est-on demandé ce que c'était. Face à ces innovations pédagogiques, gardons la tête froide. Est-il rétrograde de conserver un seul et unique terme, le T.P. ? Chacun y met ce qu'il voudra, sans être obligé d'étiqueter son produit."[cdxi].

La question de l'enveloppe linguistique masque le débat, pour rallier les mêmes options. Conserver l'appellation T.P. est une aspiration qui semble vouloir apaiser les conflits. Mais personne n'est dupe, et l'auteur d'approfondir sa remarque : "Ce qui peut paraître plus grave, c'est le glissement qui s'opère et l'attitude intellectuelle qui semble en être à l'origine. Il semble qu'on cherche à remplacer le travail de l'élève par d'autres activités plus dirigées. Comme si, l'horaire étant insuffisant, l'on cherchait à compenser ce manque en rognant les T.P. Autrement dit, entre le Cours et les T.P., ces derniers apparaissent comme les moins rentables. Si ce n'est pas cela, et si l'on croit en la primauté de l'expérimentation personnelle, pourquoi ne pas lui laisser 2 heures, avec 2 heures pour le Cours et les Activités autres. A la base de tout cela, c'est la conception des T.P. qui est à définir"[cdxii].

L'auteur — qui est professeur de sciences physiques au lycée de Lorient — propose sa conception : "Les T.P. sont destinés à un travail expérimental et personnel. L'élève doit avoir du matériel entre les mains, et il doit faire œuvre personnelle ; mais bien sûr, il est aidé. Schématiquement, il est debout, il manipule des choses, il observe, il note, il réfléchit, se pose des questions et cherche à conclure"[cdxiii]. Et pour emporter l'adhésion de ses lecteurs, comme lui, professeurs de sciences physiques, il ajoute : "De même que l'on donne pas aux scientifiques de profession un livre d'instructions et que l'on exige pas d'eux la "bonne" réponse, de même les élèves, s'ils sont supposés comprendre comment se fait la Science, ont besoin d'être laissés face à eux-mêmes, avec des encouragements, mais sans autres instructions que celles qui sont absolument indispensables […] le professeur ne doit pas vouloir que les élèves aillent trop vite, ni insister sur un  bon  résultat. Finir chaque manipulation en temps requis [avec un  compte rendu] et se précipiter sur l'expérience suivant avec des instructions précises peut sembler efficace, mais cela n'a jamais produit de génération d'hommes cultivés qui ont le sentiment de comprendre la Physique, pas plus que cela n'a donné, au départ, aux futurs scientifiques, l'image la plus riche de la Science […]"[cdxiv].

En réalité, ce professeur représentatif d'un  courant minoritaire vise à transformer la méthode d'enseignement par les travaux pratiques, en mettant l'accent sur un objectif plus méthodologique : "[il convient de] donner aux élèves l'expérience personnelle de travailler comme des scientifiques. C'est ce dernier rôle qui est essentiel"[cdxv].

Conscient de la singularité de sa position, l'auteur élargit la notion de T.P par une citation : "Ainsi, nous proposons aux T.P. une grande variété de buts : apprendre un peu de Physique, avec cette profondeur qui vient lorsque l'on fait des choses soi-même, porter un jugement de valeur sur les techniques scientifiques pour les avoir utilisées, et surtout acquérir une compréhension de la Science et des Scientifiques, en ayant fait soi-même l'expérience des charmes et des peines du travail scientifique, de sa rigueur et de ses risques, de ses succès certains. Lorsque vous venez au laboratoire, vous devenez un scientifique d'un jour, vous y gagnez une compréhension qui durera plus longtemps que tout connaissance"[cdxvi].

La publication de ces réflexions dans le Bulletin de l'Union des Physiciens en 1970 témoigne du courant de pensée qui va influer sur les idées de la Réforme Lagarrigue. Elles sont encore d'actualité, malgré les quelques aménagements intervenus ici ou là, mettant fin au compte rendu ordonné, rangé, soigné, de l'entière séance de travaux pratiques et ses attenants (par exemple, les références du cours correspondantes). D'où les constats encore critiques en 1987, d'un physicien aux origines de la commission Lagarrigue : "En ce qui concerne l'enseignement de la physique dans l'enseignement secondaire général français […] il apparaît que la situation n'est satisfaisante d'à peu près aucune manière."[cdxvii]. La coupure d'avec la communauté des physiciens porte notamment sur la pratique expérimentale mise en œuvre dans l'enseignement de la physique. Les travaux pratiques sont bien sûr visés : "— les savoir-faire pratiques des élèves restent très pauvres ; [on a doté les établissements d'un très grand nombre d'oscillographes : ils jouent un rôle central dans de multiples Travaux Pratiques : néanmoins, la maladresse de étudiants de 1er cycle universitaire devant ces appareils reste considérable : on ne dira rien des savoir-faire de "bricolage" souvent inexistants…] — les manipulations font recours à un matériel "didactique" hors de prix et "ad hoc" qui enlève l'essentiel de leur intérêt aux manipulations car il s'agit d'un matériel "modèle", imposé dans une structure figée, aux élèves. (Ce qui serait intéressant, ce serait de le faire concevoir, et éventuellement réaliser, par ceux-ci) [sic]"[cdxviii].

Ces considérations acerbes concernant les savoir-faire pratiques et le matériel utilisé se doublent d'une critique épistémologique, dénonçant l'absence de processus intellectuel inhérent à une recherche : "De nouveau, toute la réflexion liée à la modélisation est éliminée de l'enseignement, et celui-ci se condamne à vivre replié sur lui-même, au milieu des objets qu'il s'est lui-même construit.

Le recours aux ressources modernes (circuits intégrés, par exemple) dans une situation active est exceptionnel (Du matériel sophistiqué peut éventuellement apparaître, mais de manière qui reste purement artificielle, c'est du matériel "parachuté" pour "faire bien", sans véritable intégration dans un quelconque processus didactique).

A la limite, le recours expérimental devient purement idéologique : aux beaux jours de la Commission Lagarrigue, nous avons pu entendre un collègue réclamer l'insertion, dans le programme, de telle mention supplémentaire avec l'argument que "ça permettrait de faire un TP"[cdxix].

Ces constats insatisfaits marquent aujourd'hui encore l'enseignement des sciences physiques. Il reste à souhaiter que le Groupe Technique Disciplinaire (GTD) mis en place actuellement par le ministère parvienne à prendre en compte ces considérations, et surtout, réussisse à conjuguer cohérence scientifique et faisabilité pédagogique. Car la mise en place de recherche expérimentale implique un recours au matériel qui, s'il est diversifié en fonction des projets, peut s'avérer une lourde charge à assumer : le choisir, le faire mettre en place, envisager la mise en œuvre des protocoles, les pannes d'instruments de mesure, l'exploitation pédagogique, etc.

Aujourd'hui, quelques innovations essaient de répondre au besoin de renforcement d'une pratique expérimentale authentique de l'élève. Il en est ainsi de l'institution actuelle des TIPE (travaux d'initiative personnelle encadrés) qui constitue un essai de remédiation dans les classes préparatoires supérieures (classes de mathématiques supérieures, de biologie supérieure) : l'élève doit s'adonner à une recherche expérimentale dont il choisit le sujet et à laquelle il se consacre hors du temps des cours, avec l'aide de son professeur[cdxx]. A cela s'ajoute aujourd'hui, un projet de TPE (travaux personnels encadrés) qui est à l'étude, d'abord pour les classes de 1ère scientifique (1ère S), puis, l'année suivante, dans les classes de terminales scientifiques. Dans le même ordre d'idée de valorisation de la pratique expérimentale, sont instaurées les Olympiades de physique ou de chimie dans le second cycle de l'ensseignement secondaire : un professeur volontaire décide avec l'une de ses classes de mener à bien une recherche expérimentale, avec le soutien d'un chercheur ou de plusieurs. Un classement par un jury décide du meilleur travail. Enfin, dernier exemple de cette recherche du développement des activités scientifiques des élèves, des ateliers scientifiques peuvent aujourd'hui être mis en place (à l'image des ateliers de pratiques artistiques) : des groupes d'élèves pilotés par un professeur, tous volontaires, s'initient à la manipulation scientifique sur des sujets ou des projets qu'eux seuls déterminent, hors temps scolaire. Dans ces quatre disposifs — TIPE, TPE, Olympiades et ateliers scientifiques ­— la pratique expérimentale de l'élève est recherchée, à la fois du point de vue manuel (habileté manuelle, connaissance des intruments, savoirs-faire, schématisation…) mais aussi du point de vue démarche (hypothèses, conception de l'expérience, analyse des résultats, émission des conclusions). Ces dispositions encourageantes pour l'élève rencontrent — dans le cas des TPE — une certaine réserve de la part de bon nombre de professeurs du fait de la lourdeur de la tâche. Un rapide examen des obligations professorales pour les TPE s'impose : si l'encadrement des activités d'un seul élève (ou d'un groupe dans les ateliers) est supportable, le temps nécessaire à celui de tous les élèves rend la tâche extrêment lourde ; car, l'étude de différents thèmes de recherche nécessite de nombreuses investigations bibliographiques, des protocoles expérimentaux en même nombre, avec, une très grande quantité de matériel et d'instruments scientifiques, le tout avec suivi personnalisé de chaque élève et de chaque expérience, tout ceci en marge des cours.

Aussi, la question de l'assistance à l'élève est-elle un vrai problème de nombre que les autorités de l'éducation doivent prendre en compte. Car ce problème de l'expérimentation, s'il provoque une remise en cause des pratiques enseignantes et de la qualité de l'apprentissage, soulève aussi celui, plus politique, de l'encadrement des classes. Ces innovations — sorte d'alternative aux travaux pratiques routiniers — placent l'élève en position de travail au laboratoire ; ils laissent entrevoir une généralisation possible de cette mise en recherche de l'étudiant, préparatoire à la formation d'esprit requise de tout citoyen (et pas seulement du futur scientifique).

Chapitre 5 . - La question du formalisme mathématique et de l'abstraction - Perspectives de rénovation pour l'enseignement des sciences physiques ?

 

I. De la démarcation des mathématiques et de la physique, et ses incidences dans l’enseignement

La nature de l'interrogation de nous portons sur la nature de la physique enseignée nous renvoie inévitablement aux débuts de la science elle-même, notamment à la façon dont la physique et les mathématiques se sont démarqués en même temps qu'associés. Aux origines des interrogations, Aristote, déjà, posait la dualité conceptuelle de son approche : Il considérait que la physique relevait de la caractérisation du phénomène naturel, tandis que sa mesure concernait le seul mathématicien[cdxxi]. Peu à peu, l'évolution de cette science présentait différentes étapes — aujourd'hui généralement admises par les historiens de la physique malgré le caractère parfois un peu trop réducteur de leur approche. Si, selon Aristote, la physique constitue, au départ, un premier système d'explication d'une nature non mathématisable, le changement d'image intervient avec Képler et son étude de la vision, dont l'approche mathématique est résolument nouvelle[cdxxii].

Avec les travaux de Galilée sur l'étude de la chute libre des corps, puis celle du mouvement d'un pendule simple, la physique mathématique prend naissance alors : le phénomène est considéré comme connu si l'on peut lui associer une relation mathématique. L'image de la physique se trouve alors brouillée du fait de l'importance que revêtent alors les mathématiques[cdxxiii]. Notons que, bien auparavant, l'école des Pythagoriciens avaient déjà postulé que le monde était un ensemble connaissable à partir de "volumes" (formes géométriques spatiales) élémentaires. C'est ainsi que la sphère supportant le mouvement circulaire des astres (sur la sphère dite "des fixes"[cdxxiv]) constituait l'équilibre par excellence, et donc l'éternité stable : cette vision tenait lieu de compréhension du monde. Elle ne s'attachait pas à l'explication des phénomènes physiques.

Avec les travaux de Newton sur la gravité et l'expression mathématique de la force d'attraction gravitationnelle, s'affirme à la fin du XVIIe siècle, une science dite physico-mathématique que Newton mettra au fondement de ses Principia[cdxxv]. Dès lors, l’image de la physique devient celle d’une science à deux visées : d'une part, celle qui consiste à prévoir ou reproduire les phénomènes, conception qualitative d'un Boyle et ses recherches sur le vide ; d'autre part, celle qui met en forme mathématique les variations constitutives d'un phénomène. Ces deux aspects vont durablement marquer l'enseignement de la physique, depuis la Révolution jusqu'à nos jours.

Ainsi, au XIXe siècle, deux niveaux de classe concrétisent les deux images de la physique scolaire : en classe de philosophie la physique est phénoménologique et qualitative ;  en classe de mathématiques spéciales (pour les futurs scientifiques), elle est un enseignement surtout centré sur les mesures et leurs précision, et quelques phénomènes entrevus à l'aide des formules déjà établies telles celles des dilatations et de l'optique. La physique noble, celle qui retient l'attention de l'inspecteur général de physique, est alors, la physique de la classe de "spéciales" : celle-ci prend le pas sur l'autre.

Visiblement, le formalisme mathématique domine largement la préparation des principaux concours (tel celui de l'École polytechnique).  Une infime minorité d'étudiants est seule, concernée par cet aspect, lequel demeure sans incidence pour la masse des élèves. La coupure est soigneusement entretenue entre la physique — qualitative — pour futurs élites libérales et celle — formelle — pour futurs scientifiques. Les formules mathématiques confèrent déjà au XIXe siècle, le caractère de distinction scientifique.

Avec la réforme de 1902, la question du formalisme va se poser de façon plus prégnante. Dès lors, les outils mathématiques vont prédominer dans les travaux d'élèves en physique.

II. Un enseignement de la physique qui se mathématise ?

1. Lois et tracés de graphiques : la physique renforce l'acquisition de notions mathématiques

Si le contenu des programmes demeure sensiblement le même qu'avant la réforme, on doit signaler que leur progressivité dans la section scientifique constitue un changement heureux. Mais l'innovation la plus spectaculaire est la nouvelle conception qui préside à cet enseignement. En rupture avec les conceptions antérieures, la sous‑commission propose une approche expérimentale de la physique et de la chimie, cohérente en cela avec la sous‑commission de mathématiques. Le souci d'une unité de méthodes assure l'aide que les disciplines sont appelées à se donner. La loi n'est plus seulement énoncée en un discours à mémoriser, elle doit être présentée visuellement, selon les techniques mathématiques de représentation des fonctions. Un renvoi mutuel est ainsi mis en œuvre : une loi physique est associée à la fonction mathématique correspondante ; sa représentation graphique "donne à voir" la loi en même temps qu'elle constitue le tracé représentatif de la fonction mathématique.

L'accent mis sur la liaison physique - mathématiques est exigé des professeurs, comme le souligne l'extrait du bulletin officiel de l'époque : "[…][le professeur] utilisera fréquemment les représentations graphiques, non seulement pour montrer l'allure des phénomènes, mais pour faire pénétrer dans leur esprit les idées si importantes de fonction et de continuité"[cdxxvi]. Le graphique jour un double rôle : d'une part, il devient le représentant privilégié de la loi physique, d'autre part, il constitue un nouvel outil à introduire dans le cours. Il transforme ainsi la description statique du phénomène en une mise en relation plus dynamique des faits, mobilisant chez l'élève la notion mathématique de fonction.

Le professeur organise autrement son cours : au lieu d'énoncer magistralement la loi sans autre argument que celui de la description historique des expériences et des instruments, le professeur doit en appeler à la logique du travail scientifique mené par l'élève en travaux pratiques. La loi devient un objet reconnu par l'élève du fait de ses mesures et son activité logique. De ce fait, la notion de fonction devient indispensable, liant les deux enseignements de physique et de mathématiques, selon le vœu de la sous-commission. 

On voit bien le type de déviation que peut induire cette nouvelle approche de l'enseignement de la physique : la mesure des grandeurs développant un comportement plus pratique, déplace fortement l'attention sur le quantitatif. L'élève est peu à peu, amené à considérer le travail expérimental comme une série de mesures, des recueils de données et des tracés de graphiques. Une mécanisation des pratiques devient probable : lire sur un cadran, sur une graduation, reporter les nombres dans un tableau, repérer les points correspondants sur un graphique, faire le tracé et le rapprocher d'un tracé connu en mathématiques […] Bien vite, cet enchaînement de savoir-faire affaiblit l'intérêt expérimental de l'élève au profit de techniques mathématiques qui, finalement, risquent de devenir l'objectif principal du travail.

Une telle standardisation prévisible des tâches de l'élève est confirmée par l'analyse des travaux pratiques, faite précédemment : la mesure est prédominante ; les lois sont étudiées, non pas dans leur élaboration mais à des fins de vérification. Ce qui signifie, pratiquement, que l'élève doit tracer un graphique ressemblant au graphique théorique vu en cours, comme le déplore un professeur en 1970 dans le Bulletin de l'Union des Physiciens : "Les Travaux pratiques consistent trop souvent en des vérifications de lois, alors que leur rôle véritable correspond à l'expérimentation dans la phase de recherche. Les élèves doivent être ainsi  amenés à se poser des questions qui détermineront la suite de leur travail."[cdxxvii]. Et un autre professeur d'insister sur le temps imparti à l'élève pour conduire sa recherche : "[…] il faut accorder aux élèves beaucoup de temps, le temps de préparer leur expérience, le temps de l'essayer, le temps de l'améliorer, et; surtout, le temps de prendre plaisir à leur travail, avec le sentiment que c'est une expérience bien à eux"[cdxxviii]. On est frappé de cette concordance avec les TPE  et les TIPE d'aujourd'hui (vus chapitre 4, IV-5) pour lesquels le temps que le professeur doit consacrer à chaque élève est cause d'un alourdissement de la charge de travail avec une contrepartie estimée insuffisante. La question décisive des moyens, ici, est toujours en cause.

En conséquence, faute de consacrer suffisamment de temps à l'expérimentation de l'élève, le caractère mathématique de la physique tend à prendre le pas sur son aspect qualitatif. Ce dernier s'efface alors devant la mise en fonction mathématique, outil néanmoins fondamental en physique. On voit poindre, dans ces récriminations, les futurs débats concernant l'enseignement de la physique.

2. La physique scolaire, une application des mathématiques ?

L'introduction du graphique représentatif d'une loi en physique, va renvoyer nécessairement aux équations mathématiques correspondantes. A l'inverse, l'étude des fonctions en mathématiques conduit à leur représentation par un graphe caractéristique. Ce va-et-vient entre équation et graphique soude les deux disciplines, la physique utilisant les techniques des mathématiques, lesquelles retrouvent dans l'étude des phénomènes une application qui va prédominer dans l'enseignement.

Peu à peu, avec le nombre croissant de lois établies, davantage d'équations deviennent disponibles pour calculer les situations, et par là, résoudre des problèmes. Par ailleurs, l'évaluation des acquis des élèves est jugée beaucoup plus simple avec des problèmes, qu'une évaluation des compétence expérimentales, encore peu définies. Les réponses à un problème posé sont justes ou fausses. Or, les problèmes sont ceux de situations concrètes fictives, imaginées par des auteurs de manuels — eux-mêmes professeurs — que l'élève doit décoder avant d'en faire la résolution. Les énoncés convenablement élaborés par le professeur deviennent des "exercices de style" où l'élève a pour seule tâche, d'identifier à travers les données, la loi à utiliser, puis de résoudre les équations correspondantes. Or, "avant qu'une situation du monde réel soit transformée en proposition ou en un problème qui peut être résolu par la Physique simple, un travail crucial doit être fait : les paramètres important doivent être identifiés et les données sans utilité rejetées, des simplifications doivent être faites, des données manquantes doivent être estimées, le type de réponse que l'on veut doit être décidée, etc. Ces processus sont l'essentiel de la réflexion d'un scientifique. Ils procurent beaucoup de satisfaction et de plaisir. Ils forment le lien entre le monde et le problème de Physique. […] L'auteur de manuel fait tout cela, et ce que les étudiants obtiennent, ce sont des problèmes clairs, concis. Il ne trouvera dans le monde, en dehors de la classe, aucun problème rédigé de cette façon concise"[cdxxix]. C'est en ce sens que l'on peut considérer la physique comme application des mathématiques : l'activité de modélisation de la situation est court-circuitée par l'auteur de l'énoncé. L'élève n'a, comme activité intellectuelle, qu'à écrire l'équation (à partir de la loi subodorée), puis, résoudre l'équation : activité essentiellement mathématique.

De nombreuses interrogations paraissent dans le Bulletin de l'Union des physiciens dès avant la réforme Lagarrigue, pour inviter à repenser la notion même de problème : ".…il peut être utile de repenser la notion d'exercice et de problème. On peut d'abord ne pas aimer le terme "exercice" pour désigner une activité qui doit être scientifique car ce terme fait penser au professeur de piano qui fait faire des "exercices" à son élève. Il y a, impliquée ici, quelque chose de mécanique, de machinal, basée sur une recette, un mémoire de formules"[cdxxx]. Ce caractère "mécanique" de l'activité demandée à l'élève, évoque la technique de résolution d'une équation, compétence opératoire sans dimension critique et sans rapport au réel.

La question des critères se posent dans de telles activités : "Quel critère scientifique est-ce de réussir dans ces conditions ? […] ne parlons pas ici des examens, des contrôles de connaissances, des tests, etc […] car cela nous emmènerait trop loin ; […] qu'il soit court ou long, simple ou complexe, il y a toujours un problème à résoudre […] sommes-nous satisfaits des problèmes que nous donnons ? Et attention à l'énoncé ; l'élève sera-t-il dérouté si nous lui proposons, comme le suggère Le Chatelier, de calculer l'âge du capitaine connaissant la hauteur de grand mât et de sa date de naissance ? Les problèmes sont-ils intéressants, exigent-ils un travail scientifique de réflexion logique, de documentation, d'imagination, ou ne suffit-il, pour les résoudre, que connaître quelques recettes ?"[cdxxxi] Pour appuyer ses réflexions, l'auteur cite une réflexion parue dans une revue professionnelle américaine : "Laissez-moi essayer de dire ce que j'entends par une nouvelle génération de problèmes. On entend en  ce moment, de tous les côtés, que les étudiants pensent que la Physique n'est pas "dans la course"[…] ils disent  que ce qu'ils font en classe, ne réussit pas à les y (au monde actuel) associer. Pourquoi un tel abîme d'incompréhension ?[…]Une chose en particulier qui contribue grandement à cet abîme et à laquelle l'on peut heureusement remédier est le genre de problèmes que nous donnons."[cdxxxii]. Et l'auteur d'affirmer que le problème doit être l'occasion pour l'élève d'exercer son activité critique, de modélisation de la situation, car "[…] c'est précisément l'activité que nous refusons à l'étudiant lorsqu'il aborde la Physique"[cdxxxiii].

Pourtant, ces positions sont encore loin d'être partagées en France. Le rappel que la Physique est une science rigoureuse semble primer sur l'esprit critique qu'elle fait naître. Le rapprochement avec les opérations logiques du mathématicien paraissent premières : "Etre physicien, c'est d'abord aimer la rigueur, n'admettre que les chemins qui conduisent à cette certitude.

Autrement dit, ses propositions, ses déductions, ses raisonnements, comme ceux du mathématicien, seront conformes aux trois lois de la logique :

— le principe d'identité : a  est a

— le principe de non contradiction : a n'est pas non a

— le principe du tiers exclu : il n'y a pas de milieu entre a et non a.

D'où le large usage que les physiciens font des mathématiques, mais aussi la nécessité d'un vocabulaire où chaque mot ait un sens bien précis, sans ambiguïté"[cdxxxiv].

La référence aux mathématiques est un gage de scientificité chez le professeur de Physique, ce qui explique une tendance à la survalorisation des techniques mathématiques dans le cours de Physique. Il est donc compréhensible que dans leurs cours, les professeurs développent les calculs et les applications mathématiques, comme le souligne M. Hulin en 1970 : "Depuis trop longtemps "à la remorque" des mathématiciens, des enseignants physiciens et chimistes ont certes pu glisser vers une position de mathématiciens "appliqués" se contentant de formaliser des lois et des concepts dont l'origine expérimentale d'un côté, la validité parfois restreinte à un domaine bien précis d'approximation de l'autre, sont plus ou moins ignorées"[cdxxxv]. Et d'ajouter, en note : "On sait de reste qu'un "problème de physique" devient bien facilement un problème de sous-mathématiques."[cdxxxvi]. Aussi, dès les années 1970, commencent à apparaître dans le Bulletin des physiciens, des réflexions soulevant quelques doutes sur cette conception du cours de physique. La nécessité de donner toute sa place au réel et à l'esprit critique dans l'enseignement de la physique est avancée, comme rénovation d'une physique vieillotte et obsolète. Pour cela, la réforme Lagarrigue tentera de réhabiliter le caractère expérimental de la physique dans les cours, et d'introduire une vision plus conceptuelle, critique et axiomatique de son enseignement.

III. Pour une physique scolaire plus conforme à la nature de la discipline : importance de l'expérimental, recours à la conceptualisation et la formalisation.

 

1. Une analyse des causes d'échec de l'enseignement de la physique

"Bon nombre de professeurs ressentent une certaine insatisfaction dans la façon d'enseigner non seulement la Chimie, mais les Sciences physiques en général […] Les causes du malaise sont certainement  profondes et complexes. Elles tiennent aux programmes, aux examens, à la structure de l'enseignement, mais aussi à un état d'esprit, à une certaine conception de l'éducation […] rien n'a été entrepris dans le sens d'une profonde rénovation"[cdxxxvii]. Cette déclaration des années 1970 est déjà un leitmotiv parmi les professeurs de sciences physiques. Ce ne sont plus seulement les programmes de l'enseignement secondaire qui sont en cause, mais également ses méthodes et les conceptions de l'enseignement. Les conséquences pour l'enseignement supérieur se font jour, entraînant des universitaires à prendre position, tel le chimiste Friedel : "Le but de l'enseignement et surtout de l'enseignement supérieur doit être moins d'instruire que d'éduquer et de faire réfléchir, moins d'entasser les connaissances que d'apprendre à en digérer quelques-unes, moins de glisser sur les difficultés que de les mettre en lumière, moins de croire à l'infaillibilité des méthodes en usage et à la certitude des résultats que d'en montrer les points faibles et de cultiver ainsi l'esprit critique et de libre examen, base nécessaire de l'esprit de recherche"[cdxxxviii].

L'échec de bon nombre d'élèves devient criant, mais, la responsabilité n'en incombe plus à l'élève lui-même : une nouvelle façon d'analyser cette situation met en cause le professeur et ses méthodes. Ce jugement critique semble d'ailleurs récurrent au fil des ans puisque déjà formulé par Le Chatelier, et repris — même avec ménagements — ensuite : "Les méthodes actuelles d'enseignement des premiers principes de la science sont néfastes […] Certains élèves sont déclarés bouchés pour les sciences quand leurs insuccès sont dus à de mauvaises méthodes d'exposition… et surtout à un enseignement prématuré"[cdxxxix].

La question de l'abstraction par le biais des mathématiques, est cette fois en cause. Un bilan est ainsi dressé pour servir de document de sensibilisation préparatoire au lancement de la commission Lagarrigue, et notamment, pour la publication d'un communiqué de presse rendant public ces analyses des dysfonctionnements de l'enseignement des sciences physiques[cdxl]. La question de l'abstraction mathématique est ainsi posée par un universitaire physicien : "[…] la situation des sciences physiques dans l'enseignement secondaire […] s'est dégradée […] c'est  l'envahissement par les mathématiques du développement de sa propre science (le va-et-vient de la réflexion mathématique entre problèmes et solutions ; la naissance, au passage, de nouveaux concepts, de nouvelles méthodes, l'apparition de nouvelles interrogations), la pédagogie mathématicienne entend coller l'ensemble des élèves dans le moule unique d'une discussion linéaire à travers une succession figée d'axiomes et de théorèmes.

Epistémologiquement contestable, un tel enseignement prend rapidement pour fonction essentielle de détourner des sciences (quand ce n'est pas d'éliminer de l'enseignement secondaire) les élèves qui à 16, 13, et bientôt 10 ou 11 ans, manifesteront trop de réticences à jongler avec les [surjections canoniques (ou avec ce que leurs maîtres parfois tout aussi mal à l'aise, en auront compris)][cdxli].

Faut-il ajouter que cette école de dogmatisme a pour dernier souci, et de motiver ses abstractions par référence initiale à quelque problème concret, et de veiller à fournir aux autres disciplines les outils mathématiques (ou si l'on préfère, de "calcul") qui leur sont nécessaires"[cdxlii]. On voit bien comment le mélange du concret (situation de référence) et de l'abstrait (traitement du problème) est loin d'être simple. L'argument de la présence du concret comme référence, pourrait tenir lieu ce justification d'un enseignement basé sur le concret. Seul le malaise, encore aujourd'hui ressenti, témoigne de l'hypocrisie de tels arguments. Ce concret — comme alibi — n'est en fait qu'un prétexte à déguiser le recours presque systématique et exclusif à l'abstraction.

D'où la nécessité d'échapper à cette abstraction si l'on veut maintenir un intérêt pour la physique au lycée : "L'enseignement des sciences physiques pour échapper à l'abstraction et à cette subordination à son outil mathématique, doit être largement expérimental : si la situation évolue ici sensiblement depuis quelque temps (organisation de travaux pratiques "intégrés"), il n'en reste que trop souvent l'expérience (surtout celle que font eux-mêmes les élèves) sert "à vérifier une loi" trouvée "abstraitement"[cdxliii].

Ces appréciations, venues de la communauté scientifique universitaire, rejoignent les sentiments plus immédiats des professeurs, lorsqu'ils parlent de leurs classes : "Si nous n'avons pas mieux réussi à faire comprendre à nos élèves ce qu'est la Physique, n'est-ce pas parce que nous avons trop négligé les deux premières étapes (celles qualitatives, que nous présenterons ensuite), et que très souvent même, nous ne respectons pas l'ordre de ces étapes ? Ne serait-il pas préférable de passer moins de temps à tirer les conséquences pour le consacrer surtout à bien définir les notions premières à partir de l'observation, et à bien établir les lois par l'expérience. Car enfin, pour reprendre encore une fois l'optique géométrique, le travail du physicien, c'est d'arriver jusqu'aux lois de la réflexion et de la réfraction. Ensuite, avec des points, des droites, et des surfaces planes ou sphériques, on fait de la géométrie, mais pas de la physique. Seulement les élèves eux, croient que c'en est"[cdxliv].

C'est bien l'image de la Physique enseignée qui est ici mise en accusation, et plus précisément, l'insuffisance du caractère expérimental de l'enseignement et les ambiguïtés de l'utilisation des mathématiques, pourtant nécessaires. La question des méthodes et de leur rapport à l'élève se pose de nouveau. Car les innovations proposées vingt ans auparavant, par la pédagogie de la redécouverte et les travaux pratiques intégrés, n'ont pas réellement abordé la question de l'adéquation des méthodes d'enseignement à la nature de la discipline. Seul l'examen du rapport à l'élève postulait la nécessité pour celui-ci, d'agir directement sur la réalité, sans grand résultats. C'est maintenant un triplet qui se pose : celui des relations triangulaires entre l'enfant, le professeur et la Physique, comme science à construire. L'irruption de la nature de la Physique comme discipline expérimentale prend ici toute sa dimension. En même temps que d'apprentissage, il s'agit aussi d'épistémologie.

2. De l'empirisme positiviste à la formalisation : réhabiliter l'expérimental et construire les abstractions

Alors que, au lycée comme à l'université, des voix se font entendre pour clamer le respect de la vraie nature de la Physique, un professeur rappelle « [qu']être physicien, c'est vouloir comprendre les phénomènes du monde physique […] (et que cela) suppose un contact entre l'homme et la réalité[…] c'est l'observation […] et […] l'expérimentation.

Mais dans ce contact, ou dans les conclusions qu'il en tire, l'homme apporte quelque chose, sa faculté de penser, d'imaginer"[cdxlv]. Plus largement, "la physique est une science expérimentale, formalisée, et qui commande de multiples applications technologiques.

Les deux éléments, (recours à l'expérience, formalisation), sont au niveau épistémologique comme dans la pratique, constitutifs de la discipline. Ils l'opposent d'une part, aux mathématiques pures — au moins dans leur forme moderne — d'autre part aux sciences peu ou pas formalisées (biologie) et, à fortiori, aux sciences humaines."[cdxlvi]. Telles sont les deux grandes caractéristiques de la physique : l'absolue nécessité de recourir à l'expérience, et l'autre non moins importante formalisation, que le professeur de lycée précédent décrit à sa façon : "Ce qu'il [l'homme] a vu, il va le schématiser, en imaginant des concepts abstraits, et des mécanismes où ces concepts sont liés ; et cela est pour lui l'explication de la réalité".

Les mots-clés de cette démarche sont certes, ceux d'expérience et d'observation. Mais, à ceux-là, s'adjoignent les termes de concepts — première abstraction, jamais contestée dans les reproches d'abstraction faits à la physique enseignée[cdxlvii] — et de formalisme, cette fois, désignant les expressions de type mathématique. Cette utilisation du terme concept, si elle semble bien abstraite, n'en renvoie pas moins à des opérations souvent escamotées, de sorte que les symboles mathématiques des formalismes perdent toute signification aux yeux des enfants. Si l'on se réfère à l'exemple cité pour la classe, le professeur différencie l'observation de l'introduction de mots — de concepts — nouveaux : "Ainsi par exemple, à partir de ses observations quotidiennes relativement aux phénomènes lumineux, le physicien va "inventer" les notions de "source ponctuelle" et de "rayon lumineux"[cdxlviii]. D'où, pour le professeur, les deux premières étapes de la démarche du physicien : 1° - l'observation attentive de la réalité qui est complexe ; 2° - la réflexion qui, des faits observés, qui paraissent les plus simples, aboutit à la définition de concepts abstraits mais schématiques, faciles à imaginer, tels que : source lumineuse ponctuelle, rayon lumineux, point matériel, force, grandeurs mesurables ; concepts qui seront généralement assimilables à des notions mathématiques : point, droite, vecteur, nombre"[cdxlix].

Mais la construction de ces premiers concepts ne saurait se suffire dans une description de la nature. Il manque la connaissance de son fonctionnement. Et pour cela, la troisième partie de la démarche du physicien : "3° - l'expérience, qui est une question posée à la nature, par exemple : "comment un rayon lumineux se comporte-t-il quand il passe d'un milieu transparent dans un autre ?". L'expérience est conçue en fonction d'une hypothèse qu'on cherche à vérifier, et conduire avec rigueur grâce à la précision de mesures, pour permettre à la nature de répondre sans ambiguïtés. Ces réponses sont les lois fondamentales de la nature"[cdl]. Cette étape conjugue à la fois le recours expérimental, et la formalisation. Elle est généralement abordée par le maître en classe, puis par l'élève en travaux pratiques. La question de départ et l'hypothèse sont la plupart de temps absentes, de sorte que l'activité devient un exercice commandé dont le résultat — la loi — est déjà connu, ce qui prive l'élève du noyau dur de la recherche : "or, ce que l'expérience assure avant tout, c'est la possibilité d'un choix entre deux ou plusieurs schémas explicatifs préalablement élaborés : elle donne au physicien un recours contre l'indécidabilité. Elle joue alors pleinement le rôle d'expérience "cruciale", et, c'est en tant que telle que nous devrions nous efforcer de la faire intervenir dans l'enseignement : à cette condition seulement seront respectées et l'originalité effective des sciences physiques et les conditions d'efficacité pédagogique maximale"[cdli].

A ce point de la démarche, trois étapes sont ainsi mises en œuvre pour parvenir à l'élaboration des lois. Pour élargir aux conséquences et aux applications, il convient d'envisager  les quatrième et cinquième étapes de la démarche du physicien : "4° - la déduction logique pure et simple permet ensuite de tirer de ces lois un grand nombre de conséquences (formules du prisme, des lentilles, des lames à faces parallèles, etc.) et d'applications ; 5° - l'expérience enfin doit vérifier toutes ces conséquences ; quand il arrive que l'une d'elles n'est pas vérifiée, il faut revoir une des lois dont on est parti.

Et ainsi, à partir des notions abstraites qu'il a inventées, imaginées comme les pièces d'un mécanisme, le physicien a reconstruit la réalité, et c'est dans ce sens qu'il comprend"[cdlii].

En somme, le formalisme mathématique aide à constituer les savoirs par son rôle d'intermédiaire dans le traitement des données expérimentales ; il contribue par là-même à la recherche de l'abstraction que représentent — dans notre cas — les lois. Mais pour autant, la physique ne saurait être réduite à son formalisme : contrairement aux mathématiques, son objet demeure extérieur à celui qui en fait l'étude, et de plus, elle est aussi, par nature, une science expérimentale. Cette double appartenance marque sa spécificité. C'est ce qui devrait orienter les changements à opérer dans la mise en œuvre du cursus de Physique au lycée.

Pour cela, on peut utilement revenir à l'explication du professeur de lycée : "Si nous n'avons pas mieux réussi à faire comprendre à nos élèves ce qu'est la Physique, n'est pas parce que nous avons trop négligé les deux premières étapes (celles qualitatives, que nous présenterons ensuite), et que très souvent même, nous ne respectons pas l'ordre de ces étapes ?"[cdliii] En faisant amende honorable, le professeur met le doigt sur les écarts de méthode de l'enseignant de physique. Car c'est bien l'aspect calculatoire et formulaire qui est actuellement mis en place dans les classes. Il s'agirait, finalement, d'un véritable retournement de point de vue à mettre en œuvre auprès des élèves, qui, des interrogations sur le concret, permettrait de construire du savoir. Car "il n'est de science que du général, comme il est bien connu, ou, en d'autres termes, que de l'abstrait, ou, si l'on préfère, de ce qui a été extrait du concret immédiat. Un enseignement scientifique, même dans le domaine des sciences de la nature, est donc nécessairement l'enseignement d'un certain processus d'abstraction"[cdliv].

3. Valoriser l'entraînement aux modes contemporains de raisonnement des sciences physiques : modèles plutôt qu'axiomes, va-et-vient théorie / pratique.

A lire les nombreuses réflexions  de professeurs à propos des améliorations à apporter à leur enseignement, il est remarquable de constater l'unanimité faite autour des questions de l'expérimental et des pratiques concrètes. Après des années passées à opérer sur les formules des lois et sur les équations mathématiques, l'aspiration des professeurs à sortir du carcan mathématique les amène à ressentir profondément le manque pédagogique que constituent alors les cours aux expériences vite finies, sorte de tribune obligatoire avant de passer au plus vite aux problèmes et applications.  Le paragraphe précédent en témoigne, qui rapporte les nombreuses suggestions des professeurs. Leurs représentants à travers les membres de l'Union des physiciens qui siègent à la Commission Lagarrigue, répercutent leurs point de vue, un peu trop entaché, selon les physiciens professionnels, d'empirisme positiviste. Ainsi, l'un d'entre eux s'exprime le 17 novembre devant la Commission : "la Commission a fréquemment mis en avant que l'originalité des sciences physiques, en particulier par opposition aux mathématiques, tient à leur caractère de sciences expérimentales, et que ce caractère doit apparaître de manière déterminante au niveau de l'enseignement.

Sans remettre en question cette composante nécessaire, je pense qu'il serait opportun d'approfondir les modalités précises de son intervention au niveau proprement pédagogique. On peut craindre en effet que la Commission ne fasse, dans ce domaine, un peu trop confiance à des intuitions teintées de positivisme, et donc douteuses"[cdlv].

On voit poindre les reproches liés à la stricte utilisation de la méthode expérimentale, où l'hypothèse ne semble issue que de l'observation, niant le rôle crucial de l'élaboration d'un modèle préalable. Ce que rappelle l'auteur, lui-même physicien : "[…] le physicien mène son expérimentation dans le cadre d'une théorie au moins ébauchée, et les renseignements sont largement déterminés par ses présupposés théoriques.

J'ajouterai qu'un effort préalable de décantation, de mûrissement pré expérimental, me semblerait de nature à assurer au recours à l'expérience — qui reste bien entendu nécessaire, essentiel, même — un caractère en quelque sorte dramatique, propre à lui assurer un impact pédagogique accru. C'est loin d'être le cas dans l'enseignement traditionnel"[cdlvi]. Et l'auteur de redire les expériences de cours dont l'inutilité avait déjà été dénoncée par les "Lazerges" en leur temps.

Aux réserves émises sur une utilisation peu critique de l'expérience s'ajoutent celles concernant le statut de l'abstraction et sa place dans la nouvelle vision empirique projetée. Traditionnellement, les critiques concernant l'enseignement habituel de la physique portent sur une abstraction exacerbée qui trahit l'esprit expérimental de la physique. Aussi, cette vision demande-t-elle une révision devant un débat aussi tranché : "…je souhaiterais que la Commission acceptât de revenir, pour les critiquer, sur certaines conceptions sous-jacentes à son travail et dont je crains qu'elles ne l'aient parfois un peu fourvoyée : essentiellement l'idée d'une opposition "concret-abstrait", et un préjugé favorable au "concret""[cdlvii].

Ces remarques sont motivées par le souci d'introduire, dans l'enseignement, une attitude caractéristique de la physique contemporaine. Alors que le milieu professoral invoque — encore, pourrions-nous dire — une physique proche de celle inductive, empirique, positiviste de la fin du XIXe siècle, les physiciens de l'Université réclament une orientation de l'enseignement secondaire initiant aux nouveaux concepts et nouvelles démarches caractéristiques de la physique contemporaine. En particulier, ils suggèrent de réhabiliter le va-et-vient des présupposés théoriques et des vérifications expérimentales, selon des axes se résumant aux principaux traits suivants :

"— On renonce à définir des axiomes de départ. A la place, on profite d'observations préliminaires pour ébaucher un  "modèle" du système ou du phénomène physique étudiés, en dégageant les paramètres dont on peut penser qu'ils ont un rôle prépondérant, et en esquivant une première mise en forme mathématique des relations entre ces paramètres.

— Cette réflexion préalable suggère certaines propriétés du système, en même temps que les conditions qu'il convient de respecter pour pouvoir les mettre en évidence. Elle débouche ainsi sur l'expérimentation, dont on doit bien comprendre qu'elle n'est que très rarement à l'origine de la recherche.

— Suivant les résultats de l'expérience, le modèle est abandonné, ou adopté, perfectionné et exploité pour des expériences ultérieures ou des applications"[cdlviii].

Il s'agit-là de cet aller-retour crucial entre la réflexion théorique et l'expérience, véritable conjugaison des deux formes — l'une dite abstraite, l'autre, concrète — qui, jusqu'alors, étaient mises en opposition pour expliquer le mauvais fonctionnement de l'enseignement au nom de "trop d'abstrait nuit au concret". Les étapes qui viennent d'être présentée montrent la nullité du raisonnement traditionnel ; aujourd'hui, le chercheur considère que "l'expérimentation, sauf exception, doit s'appuyer sur une réflexion préalable ; la théorie se nourrit du résultat des observations et des expériences et se laisse éventuellement guider par le formalisme mathématique. L'ensemble forme un tout, qui ne vaut que par l'échange de ses parties : ce qui, en définitive, fait adopter une théorie physique, c'est la cohérence progressivement constituée entre ses composantes théoriques (y compris le formalisme mathématique qu'elles mettent en œuvre), et les résultats des expériences"[cdlix].

Il s'en suit que la progression pédagogique doit renoncer à être linéaire et déductive, à l'image de celle des méthodes mathématiciennes antérieures qui  s'est transposée en physique. Ce qui, bien sûr, suppose une révision totale de la mise en œuvre de la physique au lycée, voire avant, l'obstacle majeur étant, d'une part, la formation de maîtres encore adeptes de la physique empiriste, mais aussi, et surtout, "celui  de la transmission de la problématique même que (le physicien) a adopté pour parvenir à son but. Car c'est dans les interrogations du non-physicien et du physicien en face de la nature que se situe la coupure, la solution de continuité majeure. La difficulté fondamentale qui pèse sur notre enseignement vient de ce que nous ne faisons pas véritablement entrer les élèves dans notre jeu […]"[cdlx].

Perspectives et conclusion

Au terme de cette étude de la Physique dans l'enseignement secondaire, se dégage l'impression d'une discipline aux caractères évolutifs du XVIIIe siècle à aujourd'hui. A l'enseignement des mathématiques relativement stable, s'opposent les nombreuses hésitations et changements de programmes ou de doctrines de l'enseignement de la Physique, signes du caractère marginal de cette discipline tout au long du XIXe siècle.

La Physique : une discipline de culture ou de spécialité ?

 Directement lié au type de société, l'enseignement de la physique présente tout au long du XIXe siècle, un caractère rhétorique et culturel au service des humanités pour la formation des élites libérales, et qui — excepté sous la bifurcation et dans l'enseignement spécial secondaire — sera toujours réaffirmé. En revanche, les périodes d'émergence de son enseignement au cours de ce siècle, sont liées aux exigences d'une formation spécifique : formation de scientifiques sous la bifurcation, et formation aux professions du commerce, de l'industrie ou de l'agriculture avec l'enseignement secondaire spécial. Le caractère alors plus moderne de son enseignement — volontairement séparé des études latines — est associé à l'idée d'utilité de la discipline au service d'une ouverture sur la professionnalisation. Ces deux aspects de l'enseignement de la physique transparaissent inégalement au cours du XIXe siècle.

Au tournant du siècle, lorsque de nouvelles demandes sociales se font entendre — en même temps que des exigences épistémologiques fortes — un changement radical est introduit par la réforme de 1902, en faveur d'une physique de logique plus scientifique, inductive et fondée sur un recours aux mathématiques. La modification repose là encore sur un changement de méthode, sous-tendu de manière récurrente, par son adéquation aux attendus sociaux[cdlxi].

 Aujourd'hui pourtant, le malaise de l'enseignement de la physique est toujours là[cdlxii], semblant relever de solutions impossibles, comme si les années qui nous séparent de cette réforme n'avaient pu trouver les bonnes méthodes.  

Une discipline en échec ?

 L'examen des changements montre que la réflexion, d'abord centrée sur la discipline elle‑même, prend institutionnellement en compte au début du XXe siècle, une approche nouvelle : la formation intellectuelle de l'élève. Cinquante ans plus tard, avec la méthode dite de la redécouverte, l'élève est introduit pour la première fois dans le processus même de l'apprentissage. Peu appliquée, celle méthode n'apporte que peu de changements. Une dizaine d'années plus tard, émerge dans divers pays, un fond de réformes de l'enseignement de la physique[cdlxiii] lancées à l'initiative de physiciens "de profession", et qui visent à faire passer dans l'enseignement secondaire les "grands moments de la physique", à leurs yeux, essentiels. Il s'agit de réhabiliter la nature de la physique dans son enseignement secondaire. En France, la réforme Lagarrigue s'inscrit dans ce même courant — quoique avec retard — et tente de rénover contenus et méthodes de la physique, sans véritablement parvenir à s'imposer. La question du rôle de la physique demeure occulté, tout en cherchant à satisfaire au principe général suivant : "[…] seule une culture générale scientifique peut armer le futur technicien face à l'évolution de sa technique […]"[cdlxiv]. La physique prend toujours place dans l'arsenal des outils intellectuels formant la culture de base de chaque étudiant.

Or, à lire diverses publications ou rapports actuels, l'échec de l'enseignement de la physique semble aujourd'hui général[cdlxv]. Comment sortir de ce marasme ? Nos conclusions inviteraient à penser au type de société. Notamment, au rapport de la physique et de la technologie, la première, dotée d'une gratuité encore recherchée comme jadis, les humanités, la seconde au caractère d'utilité toujours honni dans l'enseignement secondaire, mais de plus en plus recherchée économiquement. Ce parallélisme des situations pourrait-il faire jouer à la technologie d'aujourd'hui le rôle de la physique au siècle dernier ?  Il est certain que "les besoins en formation plus poussée, dans le domaine scientifique ou technique en particulier […] sont évidents et il est clair qu'ils sont liés à un problème social majeur"[cdlxvi].

Cette question, qui jusqu'alors, concernait essentiellement les dirigeants du pays, interpelle désormais les physiciens eux-mêmes, tant la baisse du nombre d'étudiants en physique les préoccupe. Nombreux sont les articles publiés dans le Bulletin de la  Société française de physique, tel le "rapport sur le déficit en scientifiques et en technologues : physique/technologie - Formations, capacités, besoins"[cdlxvii]. La question de la technologie souvent posée en concurrence avec la physique, revient sous un autre angle : "former de nouveaux ingénieurs, mais lesquels ?"[cdlxviii]. Ce sont finalement les fondements même de l'enseignement de la physique qui sont remis en question, à travers l'ouvrage "Le mirage et la nécessité - Pour une redéfinition de la formation scientifique de base" [cdlxix].

A travers les chiffres, l'échec est patent : "[…] l'enseignement secondaire scientifique rejette 95% de chaque classe d'âge : les élèves qui n'accèdent pas au baccalauréat C ou E […]

A cela s'ajoute que le même système, en deux ans, élimine les deux tiers ou les trois quarts des 2% les plus faibles des 5% restants, c'est-à-dire des élèves qui s'orientent vers les premiers cycles universitaires.

Les 96,7% éliminés gardent un dégoût profond de tout ce qui est scientifique"[cdlxx].

Ce constat force à une analyse didactique plus poussée[cdlxxi]. Parmi les douze points mis en cause en 1987, nous retiendrons ceux apparaissant comme les plus fondamentaux[cdlxxii] : 1°- la coupure entre Physique savante / Physique enseignée, du fait que "le recours au formalisme mathématique est en fait systématiquement impossible au niveau où il devrait intervenir, car les mathématiques nécessaires ne sont jamais disponibles…or c'est un handicap fondamental, qui impose un réexamen en profondeur des conditions de fonctionnement de l'enseignement de la Physique"[cdlxxiii] ; 2° - L'escamotage des moments de formalisation "pourtant essentiels"[cdlxxiv] dans l'enseignement de la Physiqueque ; 3° - les difficultés de recours au "langage naturel, mal adapté à la traduction des grandeurs Physiques"[cdlxxv], et dont la nature polysémique brouille chez l'étudiant, la précision langagière et la capacité d'argumentation ; 4° - Enfin, la nature et le rôle des "[…] manipulations (qui) font recours à un matériel […] "ad hoc" qui enlève l'essentiel de leur intérêts aux manipulations car il s'agit d'un matériel "modèle", imposé dans une structure figée, aux élèves. […] De nouveau, toute la modélisation est éliminée de l'enseignement, et celui-ci se condamne à vivre replié sur lui‑même, au milieu des objets qu'il s'est lui-même construits."[cdlxxvi]. D'où le jugement d'une Physique enseignée, obsolète, refermée sur son système, et totalement étrangère à la Physique savante qui amène son auteur à penser que "la Physique des Physiciens ne s'enseigne pas"[cdlxxvii].

Construire des savoirs scientifiques diversifiés ?

Comment se rendre aux arguments de cette conclusion ? S'il est vrai que l'échec de la Physique dans l'enseignement secondaire est majoritairement patent, il convient de se souvenir qu'aujourd'hui, avec la démocratisation de l'enseignement secondaire, cet enseignement de type général s'adresse — à quelques nuances près — à peu près de la même façon à toutes les catégories d'élèves de l'enseignement classique ou moderne. Or une analyse de l'auteur lui-même revient sur la distribution sociale de l'enseignement : "En fait notre société a très peu de besoins en "vrais Physiciens professionnels" (et d'ailleurs aussi en "vrais mathématiciens" et autres)[cdlxxviii]. D'où les trois catégories concernées par la Physique : les futurs Physiciens professionnels, les futurs ingénieurs et techniciens, et les autres. Ces derniers, non concernés directement par une compétence scientifique ou technique dans leur profession future, doivent, en tant que citoyens, être armés pour les débats concernant des questions à incidence scientifique ou technique. Or, la "[…] préparation du citoyen à son "métier" de citoyen ne peut se fonder sur une formation scientifique calquée sur celle des futurs scientifiques […]"[cdlxxix].

Une réflexion et des études spécifiques sont nécessaires pour fonder un enseignement scientifique adapté et renouvelé. Les travaux des didacticiens des différentes disciplines se rejoignent dans leurs attendus, et permettent de comprendre l'origine de cet échec tant récurrent que général de l'enseignement : la démarche adoptée heurte profondément les habitudes de pensée et d'action des élèves, et les enseignants demeurent impuissants à les amener sur le terrain des concepts, de leur analyse et des relations qu'ils entretiennent entre eux[cdlxxx]. Les exigences sociales de lutte contre l'échec scolaire, passent par une meilleure efficacité de l'apprentissage et un nouveau rapport entre l'élève, la famille et l'école où confiance et motivation ne peuvent plus être occultées[cdlxxxi].

 Du point de vue strictement pédagogique, la question qui maintenant, se pose plus profondément est celle de la démarche d'apprentissage, quel que soit le projet de l'élève. Il s'agit au fond, de revenir sur la critique majeure et encore d'actualité : on enseigne les résultats de la science au lieu de faire construire les savoirs visés par l'élève. Si la transmission des concepts ne donne pas satisfaction, c'est qu'elle se réalise par le biais de formules, sans perception immédiate, sans approche qualitative au départ. D'où la nécessité "d'enrichir le "concret" des élèves, dont il ne faut certainement pas croire qu'il soit un donné, mais qui est un ensemble de référents qui doit être construit et structuré par un apprentissage adapté"[cdlxxxii]. Et s'il est indispensable de recourir à un moment donné au formalisme mathématique, ce moment ne saurait démarrer l'apprentissage : il convient de "construire très progressivement concepts et formalismes, en veillant soigneusement, en particulier, à ce que ces derniers puissent s'appuyer sur des connaissances mathématiques effectives"[cdlxxxiii].

Cette progressivité de l'apprentissage se fonde en outre, sur les travaux de psychologie génétique[cdlxxxiv] qui mettent en avant l'activité mentale du sujet et ses relations sociales dans la construction de ses savoirs : de l'abstraction empirique à l'abstraction réfléchissante, c'est tout le processus du passage du concret à l'abstrait[cdlxxxv]. Certains auteurs ont théorisé la construction des concepts, et des mises en relation, apportant des points d'appui pour une organisation et une conception de l'apprentissage plus efficaces[cdlxxxvi]. La progressivité revendiquée nous invite de plus, à élargir les cadres de l'apprentissage : pourquoi ne pas introduire au qualitatif, et au quantitatif, dès l'école élémentaire, alors même que certaines représentations spontanées enfantines peuvent être affrontées ? La formation à l'esprit critique, dont l'absence au lycée est tant décriée, pourrait en tirer quelque bénéfice et s'introduire en même temps. Apprendre à argumenter, à maîtriser la précision du langage, constituent des objectifs dès le niveau élémentaire. Et ce, dans des activités de documentation et d'information scientifique apportant la dimension de culture scientifique qui manque aux élèves des lycées. Car, l'une n'est pas exclusive de l'autre : travailler les savoirs scientifiques en les construisant, va de pair avec la recherche d'informations scientifiques. La formation d'esprit aux méthodes de l'une et de l'autre s'en trouve activée. C'est tout un pan de la recherche en didactique qui se trouve aujourd'hui interpellé.

On le voit, les questions que posent l'enseignement de la Physique au lycée interpellent aussi l'enseignement élémentaire de cette discipline — dont on sait aussi, combien elle est absente[…] conséquence de sa mauvaise image antérieure chez l'enseignant. La logique propre de la Physique dans l'enseignement secondaire serait effectivement à repenser, principalement dans ses fondements : jusqu'alors, conçue comme une inculcation, il conviendrait ainsi de la penser en terme d'objet de savoir à construire et de méthodes à acquérir — tant générales que concrètes — la réflexion se déclinant à tous les niveaux d'enseignement autant que pour toutes les catégories professionnelles, selon une visée systémique susceptible d'englober l'ensemble des visées éducatives.

NOTES

[i]Voir BELHOSTE B., GISPERT H., HULIN N., (sous la direction  de), Les sciences au lycée - Un siècle de réformes des mathématiques et de la physique en France et à l'étranger, INRP - VUIBERT,  1996

[ii] Les écoles centrales sont créées par la loi du 7 ventose an III (25 février 1795) et la loi du 3 Brumaire an IV (ou loi Danou du 25 Octobre 1795). Les 90 écoles centrales de l'actuel territoire français, sont alors départementales.

[iii]A cette époque, le professeur enseigne aussi les sciences naturelles.

[iv]DE PERETTI André, "L'enseignement des sciences au XIXe siècle", Sciences à l'école : les raisons du malaise, Science et vie Hors série n°180, septembre 1992, pp. 30 - 35.  On se reportera utilement aussi à PROST Antoine, Histoire de l'enseignement en France, 1800 - 1967, édition Colin, Collection U, 1968 ; BALPE Claudette, Histoire de l'enseignement de la physique, Thèse, Paris XI - Orsay, 1994.

[v]LE FOUR Michel, professeur de chimie à l'école polytechnique, cité par Philippe Testard-Vaillant, Sciences à l'école : "Les raisons du malaise", Science et vie, Hors série n°180, septembre 1992, p. 26.

[vi]LE FOUR Michel, op. cit., pp. 26 - 27.

[vii]Arnaud, lycéen de 16 ans, p. 18.

[viii]Séverine, ibidem

[ix]op. cit., p. 20.

[x]op. Cit., p. 22.

[xi]op. Cit., pp. 22 - 23.

[xii]op. Cit., p. 21.

[xiii]op. Cit., p. 20.

[xiv]op. Cit., p. 21.

[xv]Ibidem

[xvi]ARISTOTE, texte établi et traduit par CARTERON Henri, Physique (I - IV), Tome premier, Les belles lettres, Collection des Universités de France, 1973, pp. 62 - 63.

[xvii]op. cit., p. 150

[xviii]op. cit., p. 151

[xix]Par contre, le mouvement circulaire des corps célestes — considéré comme parfait et éternel — est, lui, mathématisable.

[xx]KÉPLER, Paralipomena ad Vitellionem (1604), trad. fr. : Paralipomènes à Vitellion, Vrin, 1980. Le titre signifie : "Compléments au Vitellion", c'est-à-dire au grand manuel d'optique publié au XIIIe siècle par le Polonais Witelo. 

[xxi]La Magia naturalis était le nom donné à la description des phénomènes extraordinaires de la Nature et de l'art, parmi lesquels les phénomènes optiques occupaient une place importante. Voir CHEVALLEY Catherine, "Nature et loi dans la philosophie moderne",  in KAMBOUCHER Denis (sous la direction de) Notions de philosophie, I, Gallimard, coll. Folio essais, 1995, pp. 127 - 230.

[xxii]Ici, la philosophie signifie philosophie naturelle, branche de la philosophie ; Cité par Catherine CHEVALLEY, op. cit., p. 134.

[xxiii]Descartes publie en 1637 le texte scientifiques la Dioptrique où il établit les lois auxquelles son nom est associé.

[xxiv]GALILEE, Il Saggiatore (1623), trad. fr. C. Chauviré, L'essayeur de Galilée, Les Belles‑lettres, 1980, p. 141 ; cité par CHEVALLEY Catherine, op. cit., pp. 140-141.

[xxv]GALILEE, Discorsi, Ire journée [5], tr. fr. et introd. de M. Clavelin, Discours concernant deux sciences nouvelles, A. Colin, 1970, p. 11.

[xxvi]Il utilise des triangles pour l'étude et la décomposition du mouvement ; l'aire représentant le chemin parcouru en fonction du temps.

[xxvii]GALILEE, Discours, IVère journée [274] et [276], op. cit., pp. 210 et 212.

[xxviii]GALILEE, Discorsi, IIIe journée [202] , trad. fr. et introduction de M. Clavelin, Discours concernant deux sciences nouvelles,  A.Colin, 1970, p. 135.

[xxix]Ibidem. [119] p. 63.

[xxx]ROBERVAL, fragment inédit repris dans l'édition Brunschvicg et Boutroux des œuvres de Pascal. T. II, p. 50 cité par LICOPPE C., La formation de la pratique scientifique - le discours de l'expérience en France et en Angleterre (1630 - 1820), Paris, Ed. La Découverte, 1996, p. 30.

[xxxi]PASCAL Blaise,  Préface sur le traité du Vide in Œuvres Complètes (Mesnard), p. 780 - 781, cité par LICOPPE C., op. cit., p. 30. 

[xxxii]Le vif-argent est le mercure.

[xxxiii]La montagne s'élève à environ 1169 mètres.

[xxxiv]Copie de la lettre de Monsieur Pascal le jeune, à Monsieur Périer, du 15 novembre 1647, in MASSAIN R., Physique et physiciens,  Magnard, 1966, pp. 50 - 51.

[xxxv]Certaines dispositions de 1833, et le cas particulier de l'enseignement spécial créé d'abord en 1847, puis, plus tard l'enseignement secondaire spécial en 1865, introduisent un enseignement de physique avant la classe terminale. Il s'agit d'enseignements moins prestigieux que l'enseignement classique.

[xxxvi]A cette époque, les concours préparés dans les lycées sont ceux de l'École polytechnique et l'École normale (aujourd'hui École normale supérieure).

[xxxvii]La majorité des élèves souhaitent obtenir un baccalauréat classique afin de s'incrire dans les facultés de droit ou de médecine, voie privilégiée pour les enfants de notables.

[xxxviii]Voir BALPE Claudette, "L'enseignement des sciences physiques : naissance d'un corps professoral", Histoire de l'éducation, INRP, 1997, pp. 49 - 85 ; et "Constitution d'un enseignement expérimental : la physique et chimie dans les écoles centrales", Revue d'Histoire des sciences, 1999, 52/2, p. 241‑283.

[xxxix]Questionnaire lancé le 20 Floréal an VII (9 mai 1799) par le Ministre de l'Intérieur (François de Neufchâteau), dont relève alors l'Instruction Publique.

[xl]A. N., F17 13441. On y trouve les cahiers de cours manuscrits de 13 professeurs d'écoles centrales.

[xli]Chaque lycée est doté de huit professeurs.

[xlii]Voir BALPE, op. cit, 1999.

[xliii]Pour le recrutement des futurs professeurs titulaires, il est prévu "un pensionnat à Paris pour futurs enseignants" où, sur concours d'entrée, des lycéens boursiers (font), en deux ans, des études supérieures. Décret du 17 mars 1808. A.N., F1725032. Il s'agit de l’École normale, institution qui forme professionnellement les futurs professeurs de lycée. La convention avait précédemment créé l’École normale de l'an III.

[xliv]"Rapport sur l'état actuel de l'enseignement scientifique dans les collèges, les écoles intermédiaires et les écoles primaires, adressé à M. le ministre de l'instruction publique, grand-maître de l'Université de la France, par la Faculté des sciences de Paris" in Journal général de l'instruction publique, 1847, tome 16, pp. 403 - 417.

[xlv]FORTOUL Hippolyte, Instruction relative à la mise à exécution du plan d'études des lycées du 15 Novembre 1854. B.A./1, t.5, pp. 558 - 559. Cette dernière remarque pourrait renvoyer à la démarche de Galilée, déjà analysée plus haut (chapitre I,3). Ces instructions ont été inspirées par Jean‑baptiste Dumas, lequel, en tant qu'univesitaire et chimiste, propose d'introduire dans l'enseignement, la démarche du savant qui part des faits (le connu) pour aller vers l'abstraction (inconnu).

[xlvi]FORTOUL Hippolyte, op. cit., p. 559.

[xlvii]Dans les écoles centrales, sous la Révolution, l'application de la science était prévue : une chaire des Arts et métiers (ainsi que trois autres chaires pratiques) devait être créée. La mesure fut supprimée par la loi Daunou ou loi du 3 Brumaire an IV (25 Octobre 1795), Recueil des lois et règlements, tome I,  1, p. 26.

[xlviii] Lettre au ministre du 23 Juillet 1858. A.N., F17 9098.

[xlix]Lettre au ministre du 23 Juillet 1858. A.N., F17 9098.

[l]ZEVORT  E., L'enseignement secondaire de 1880 à 1890, Paris, Dupont, 1890, p. 130.  

[li]Elle s'était déjà posée en 1847, lors de la création d'un enseignement spécial par Salvandy. Cet enseignement de type intermédiaire, n'a jamais rencontré un franc succès, d'autant que sa mise en place a été néglicée. ll a disparu avec la réforme de la bifurcation, dont l'un des objectifs était de satisfaire une demande d'enseignement scientifique.

[lii]Cette commission rendait son rapport à l'empereur le 14 juin 1862.

[liii]B.A./2, tome 49, p. 648.

[liv]Ibidem, p. 650, p. 653, p. 658.

[lv]Ibidem, p. 661.

[lvi]Ibidem, p. 648.

[lvii]La première édition du Traité élémentaire de physique expérimentale et appliquée de Ganot, est publiée en 1851 ; elle  connaîtra 25 rééditions jusqu'en 1913. A partir de la 19ème ré‑édition une refonte de l'ouvrage sera effectuée par Georges Maneuvrier, ancien normalien, agrégé de sciences physiques et naturelles, et sous‑directeur du laboratoire des recherches physiques à la Sorbonne. Enfin, Marcel Billard s'adjoindra aux auteurs à partir de la 24ème édition, en 1908.

[lviii]RIBOT Alexandre, Enquête sur l'enseignement secondaire, procès‑verbaux des dépositions, tome II, Paris, Chambre des députés, 1899, p. 34 ; déposition de M. LIPPMANN.

[lix]RIBOT Alexandre, Enquête sur l'enseignement secondaire, procès‑verbaux des dépositions, tome II, Paris, Chambre des députés, 1899, p. 303 ; déposition de M. DARBOUX.

[lx]RIBOT Alexandre, Enquête sur l'enseignement secondaire, procès‑verbaux des dépositions, tome II, Paris, Chambre des députés, 1899, p. 430 ; déposition de M. FERNET.

[lxi]Voir la biographie détaillée de Berthelot dans : ANDRÉ François, "Points de repère", Actes du Colloque Marcelin Berthelot, Cahiers d'Histoire et de Philosophie des Sciences, Belin, 1992, pp. 5 ‑ 7.

[lxii]RIBOT Alexandre, Enquête sur l'enseignement secondaire, procès‑verbaux des dépositions, tome II, Paris, Chambre des députés, 1899, p. 15 ; déposition de M. BERTHELOT.

[lxiii]Ibidem.

[lxiv]Ibidem, p. 16.

[lxv]RIBOT Alexandre, op. cit., p. 423 ; déposition de M. PRUVOST.

[lxvi]C'est d'ailleurs à la Faculté de pharmacie qu'est créée la première chaire consacrée à la chimie organique en France, laquelle lui sera confiée.

[lxvii]En 1828 F. Wœlher réalise la première synthèse de l'urée ; en 1845 Kolbe effectue celle de l'acide acétique.

[lxviii]RIBOT A., op. cit., p. 22.

[lxix]En juin 1899 est constitué un ministère de "défense républicaine" sous la présidence de WALDECK‑ROUSSEAU regroupant la majorité républicaine. Une nouvelle évolution vers la gauche marque ainsi la Troisième République.

[lxx]FALCCUCI  Clément, L'humanisme dans l'enseignement secondaire en France au XIXe siècle, Toulouse, 1939, p. 480.

[lxxi]DURKHEIM Emile, L'évolution pédagogique en France, Paris, P.U.F, 2ème édition, 1969, p. 399.

[lxxii]Ibidem.

[lxxiii]Ibidem.

[lxxiv]LIARD Louis, Le nouveau plan d'études de l'enseignement secondaire. Les cadres. L'esprit, Paris, 1903, p. 10.

[lxxv]LIARD Louis, Le nouveau plan d'études…,op. cit., p. 18-19.

[lxxvi]LIARD Louis,  op. cit.,  1904.

[lxxvii]POINCARE Lucien,  

[lxxviii]Et non pas des manipulations, dont l'appellation est réservée à la chimie.

[lxxix]Seuls inspecteurs généraux de la commission.

[lxxx]Les manipulations de chimie ayant déjà été créées dans le cadre de l'enseignement des classes de mathématiques spéciales sous la bifurcation sans  application du fait qu'elles étaient payantes. Elles seront aussi introduites dans l'enseignement spécial secondaire créé par Duruy en 1865, où elles rencontrent un franc succès. Elles se maintiendront dans l'enseignement moderne qui lui succède.

[lxxxi]On peut se reporter à POINCARE Lucien, "Rôle des sciences expérimentales dans l'Éducation", Revue pédagogique,  1904, Nouvelle série, tome XLIV, n° 1, 15 janvier 1904, p. 852.

NOTES

[lxxxii] La physique fait alors partie de la philosophie naturelle, laquelle est incluse dans la philosophie et traite de la nature. La logique apprend à bien raisonner, l'éthique incite à un comportement juste, aussi ces deux enseignements démarrent-ils les études de philosophie.

[lxxxiii] BROCKLISS W.B. Laurence , "Le contenu de l'enseignement et la diffusion des idées nouvelles", in VERGER Jacques (dir.), Histoire des Universités en France, Toulouse, Privat., 1986, pp. 206-207.

 [lxxxiv] Lettre du 24 septembre 1736 du prévôt des marchands de Lyon, ami des Jésuites, cité par DAINVILLE François de, "L'enseignement scientifique dans les collèges jésuites", in TATON René, Enseignement et diffusion des sciences en France au XVIII° siècle, Paris, Hermann, 1964, pp. 27 - 65.

[lxxxv]COSTABEL (Père), "L'oratoire de France et ses collèges", in TATON Roger, Enseignement et diffusion des sciences en france au XVIII° siècle, Paris, Hermann, 1964, p. 70.

[lxxxvi]DAINVILLE François de, L'éducation des Jésuites (XVIe - XVIIIe siècles), textes réunis et présentés par COMPERE Marie ‑ Madeleine, service Histoire de l'éducation de l'INRP, éditions de Minuit, 1978, p. 363.

[lxxxvii] Par exemple un traité d'Aristote à préparer avant le cours, et commenté en cours ; voir BROCKLISS Laurence W.B.,  op. cit., p. 201.

[lxxxviii] Cité par DAINVILLE François de, op. cit., 1978, p. 362.

[lxxxix] "Chaque sujet était introduit par une question, suivie d'une réponse à laquelle était opposée une série d'objections-types. Celles-ci étaient réfutées, laissant la place à une seconde série d'objections…" ; voir BROCKLISS Laurence W.B., op. cit., p. 201.

[xc] Cité par LACOARRET M. et TER-MENASSIAN Mme, "Les universités", in Enseignement et diffusion… , op. cit., pp 125-168.

[xci] LACOARRET M. et TER-MENASSIAN Mme, "Les universités", in Enseignement et diffusion… , op. cit. , pp. 146 - 150. On notera qu'apparaît le bio‑mécanisme, en vogue au XVIIIe siècle.

[xcii]Lettre du 24 septembre 1736 du prévôt des marchands de Lyon, ami des Jésuites, cité par DAINVILLE François de, "L'enseignement scientifique dans les collèges jésuites", in TATON René, Enseignement et diffusion des sciences en France au XVIII° siècle, Paris, Hermann, 1964, pp. 62.

[xciii]DAINVILLE François de, "L'instruction des gardes de la marine à Brest en 1692", L'éducation des Jésuites (XVIe - XVIIIe siècles), textes réunis et présentés par COMPERE Marie ‑ Madeleine, service Histoire de l'éducation de l'INRP, éditions de Minuit, 1978, pp. 363-364.

[xciv]Du Ciel, De la génération et de la corruption, Des météores, De l'âme et Des parties des animaux.

[xcv] NEWTON Isaac, Principia mathématica, Ed Christian Bourgois, collection epistémé, 1985, trad. M.F Biarnais, p. 77.

[xcvi] NEWTON Isaac, op. cit., p. 78.

[xcvii]Sur ce point, on se reportera à BROCKLISS W.B. Laurence , op. cit.., pp. 199 - 223.

[xcviii]Ibidem

[xcix]Ibidem

[c] TORLAIS Jean, "La physique expérimentale", in Enseignement et diffusion des sciences en France au XVIIIème siècle, Paris, 1986, p. 620 ; il indique que Jacques ROHAULT, était un "Normand, (qui) enseigna les mathématiques aux princes de Conti et fut désigné par Bossuet comme professeur de philosophie du dauphin".

[ci] Cité par DAINVILLE François de, op. cit., 1978, p. 366.

[cii] Voir la liste des principaux cabinets de physique en France au XVIII° siècle, dressée par TORLAIS Jean dans "La physique expérimentale", annexe, in Enseignement et diffusion… , op. cit., pp. 640-641.

[ciii]Ibidem.

[civ] On lui doit d'avoir sorti la physique de son carcan philosophique, et d'en avoir assuré la promotion en français. Soutenu par le roi, il fut le maître de physique et d'histoire naturelle des enfants de France. 

[cv]NOLLET (M. L'abbé), Leçons de physique expérimentale, 1743, pp. vj -viij, pp. viiij - x.

[cvi] Il s'agit de machines simples telles que treuil, plan incliné, poulie, utilisées dans l'étude de la statique, branche de la Mécanique.

[cvii]NOLLET (M. L'abbé), op. cit., 1743, pp. xxvij - xxxj.

[cviii]NOLLET (M. L'abbé), op. cit., 9e édition, 1783, pp. xlj.

[cix]Des cours expérimentaux commencent à paraître à Londres et à Oxford (donnés ici par John Keill), fréquentés par John Desaguliers, bientôt le plus actif des diffuseurs de la pensée Newtonnienne dès Nollet fait connaissance avec Desaguliers au cours d'un voyage à Londres en 1734.

[cx]NOLLET (M. L'abbé), op. cit., 1743, pp. xvj.

[cxi]NOLLET (M. L'abbé), op. cit., 1783, pp. lxxxiv - lxxxv.

[cxii]NOLLET (M. L'abbé), op. cit. , 1743, pp x - xj.

[cxiii]Sous la Révolution, il s'intéresse aussi à l'introduction du système métrique, et sera promu membre de l'Institut. 

[cxiv] TORLAIS Jean, op. cit., p. 628 ; une chaire de physique expérimentale est créée dans les collèges de Pont‑à‑Mousson (1759), Caen (1762), Draguignan (1765).

[cxv]Nous n'en connaissons pas la fréquence.

[cxvi] C'est au cours de la première moitié du XVIIe siècle, que les travaux de Newton sont diffusés par Desaguliers : la physique expérimentale se développe en Angleterre puis en Hollande avec 's Gravesande et van Mussenbroek. L'existence de contructeurs d'instruments et le développement de la fabrication instrumentale favorise l'essor de la physique expérimentale dans ces pays.

[cxvii] Ancien nom du collège de France.

[cxviii] Ces écoles militaires étaient prestigieuses, devant former les ingénieurs militaires, cadres des armées (L'école polytechnique et l'école de St Cyr n'étant pas encore créées).

[cxix]Cité par GREARD Octave, La question des programmes dans l'enseignement secondaire, Mémoire présenté au conseil académique dans la séance du 1er Juillet 1884, Paris, 1884, pp. 31.

[cxx]loi du 7 ventose an III (25 février 1795) et loi du 3 Brumaire an IV (ou Loi Daunou, 25 Octobre 1795), Recueil des lois et règlements, tome I,  1, p. 26 ; 90 écoles centrales créées seront sur l'actuel territoire français, et 15 sur les territoires annexés.

[cxxi] La première section est pour des élèves de 12 à 14 ans, la deuxième de 14 à 16 ans ; la troisième section, de 16 à 18 ans, comprend grammaire générale, belles-lettres, histoire, législation.

[cxxii] On voit les croquis des différentes machines tracés à la plume, soit en perspective, soit de face (pour le dessin des engrenages, comme dispositif de transmission) ; l'objet avec des boules suspendues, pour l'étude de la quantité de mouvement est dessiné de face, sans perspective.

[cxxiii] Excepté un cahier qui donne deux exemples de calcul pour la conservation de la quantité de mouvement, et une démonstration géométrique du calcul de l'espace parcouru lors d'une chute libre. Cahier de Sartre (Mayenne). A. N., F17 13441.

[cxxiv] Sartre (Mayenne) ne traite ni d'astronomie, ni de magnétisme, ni d'électricité, ni de chimie ; il se contente de présenter l'ancienne physique, ayant enseigné la grammaire et les belles-lettres durant 22 ans. Solimani (Gard), médecin, et Delard (Isère), proche des chimistes, limitent leur cours à la chimie.

[cxxv] Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle,  la physique générale comprend les études générales sur le mouvement et les propriétés physiques ; la physique particulière regroupe les autres sujets, l'astronomie étant parfois soit isolée, ou au contraire intégrée au mouvement à propos des planètes.

[cxxvi]BRISSON Mathurin - Jacques, Traité élémentaire de physique, Paris, 1789.

[cxxvii] Sartre (Laval) dit que l'expérience "rend  la chose sensible". Voici comment il traite en Hydrostatique, chapitre "De la pesanteur et de l'équilibre des liqueurs dont les parties sont homogènes" :

Proposition : les liqueurs pèsent, non seulement quant à leur masse totale, mais encore en elles-mêmes, c'est-à-dire quant aux parties qui les composent.

Expérience : prenez une bouteille aux trois quarts remplie d'eau et pesez-la. Achevez de la remplir et pesez-la de nouveau : vous trouverez qu'elle pèse davantage. L'eau est donc encore pesante lorsqu'elle est mêlée avec d'autre eau, puisqu'elle augmente le poids de la masse dont elle fait partie. Les liquides pèsent donc dans leur propre élément.

Applications : Une barque s'enfonce et se perd lorsqu'il s'y fait quelque ouverture, parce que l'eau qui les pénètre forme avec eux une masse dont le poids excède celui d'un égal volume d'eau.

[cxxviii] Introduction de son cours de physique  à l'École Normale de l'an III, cours manuscrit déposé à la bibliothèque du Centre Koyré.

[cxxix]HAUY Abbé René-Just, Traité élémentaire de physique , 1821, 3e édition, p. v.

[cxxx] Cette position s'inspire de la philosophie sensualiste due à Condillac ; tout comme la première section des écoles centrales s'adresse à l'éducation des sens, avec le dessin et l'observation en histoire naturelle.

[cxxxi] Lettre de Libes au Conseil d'instruction publique. Carton des pièces au comité d'Instruction publique, A. N., F17 1357. Libes, ancien élève de l'Ecole normale de l'an III, est nommé professeur de physique expérimentale à l'école centrale de la Seine, faubourg Saint Antoine, Paris. Il est l'auteur d'un ouvrage "leçons de physique-chimie".

[cxxxii]Professeur de physique expérimentale à l'école centrale de la Charente (Angoulême)

[cxxxiii] LIBES Antoine, discours préliminaire de l'ouvrage en cours "leçons de physique-chimie", dont il envoie un extrait de six feuilles au Comité d'instruction publique lors de son séjour à l'école normale de l'an III, le district de Toulouse l'ayant envoyé. Les 3 citations suivantes sont extraites de ce discours.

[cxxxiv] ibidem.

[cxxxv] La loi de l'an III prévoyait, en plus, une collection de machines et modèles pour  l'enseignement des arts et métiers; par contre, le cabinet de chimie n'était pas explicitement mentionné.

[cxxxvi] Correspondance du Conseil d'Instruction publique,  A.N.,  F171339.

[cxxxvii] Pièces au Comité d'Instruction publique, Archives nationales,  A.N., F17 1357. Cette réduction de crédits sera générale pour tous les départements.

[cxxxviii]Aveyron, Cher, Ain.

[cxxxix] Maine-et-Loire, cité par L. Deries "l'école centrale du Maine-et-Loire" dans La province d'Anjou, 1927, tome 2, pp. 197-220. En Charente, les instruments seront récupérées du cabinet d'un émigré, le Comte de Jarnac ; en Moselle, ils proviennent d'un legs à la ville de Metz, celui du cabinet d'Anthoine, co - nventionnel décédé.

[cxl] AMPERE André - Marie, "Lettre à Julie" non datée, in Journal et Correspondance de A-M AMPERE de 1793 à 1805,  recueillis par Mme H.C. (CHEUVREUX), 1869, p. 219-220.

[cxli]Les sources utilisées sont : les réponses au questionnaire lancé le 20 Floréal an VII (9 mai 1799) par François de Neufchateau, A.N., F17 1344 1 ; Les monographies locales citées dans LAMANDE Pierre, La mutation de l'enseignement scientifique en France (1750-1810) et le rôle des écoles centrales. L'exemple de Nantes, Université de  Nantes (Collection Sciences et Techniques en perspective), 1988-1989 ; COMPERE Marie-Madeleine, "Les professeurs de la République", Annales historiques de la Révolution Française, Janvier-Mars 1981, n° 243, pp. 29 - 60.

[cxlii]Ce tableau a été réalisé à partir de l'inventaire de deux cabinets scientifiques : celui de l'école centrale des Bouches-du-Rhône, le plus complet pour les instruments de physique ; celui de la Haute‑Vienne pour la chimie. Les objets sont répartis en dix sections dont neuf principales, selon le classement qu'adopte Sigaud de Lafond dans son ouvrage Description et usage d'un cabinet de physique expérimentale, publié en 1775 et fondé sur "la marche ordinaire d'un cours de physique expérimentale", la section (1) correspondant à ce qui deviendra la chimie. Parmi les objets du cabinet de l'école centrale des Bouches‑du‑Rhône, on trouve aussi des jeux et une boîte de petits instruments de géométrie ou d'arpentage (graphomètre, par exemple) ; ces objets ont vraisemblablement été placés là, faute d'endroit spécifique. Ils ne figurent pas dans la description du cabinet décrit par Sigaud de Lafond. On trouve parfois, aussi, quelques autres instruments : une sphère de Copernic, un œil artificiel, un carillon pour le son dans le vide. Notons que l'on ne trouve pas d'aimants parmi les objets du cabinet des Bouches‑du‑Rhône ; nous pensons qu'ils ont sans doute disparus, car ils constituent l'objet usuel d'un cabinet de physique, et figurent, d'ailleurs, dans la liste du matériel des écoles centrales de la Manche, et du Doubs.

[cxliii]Ces trois savants se sont illustrés dans des travaux de physique ou de mathématiques.

[cxliv] R.L.R, 1803, t.2, pp. 400 - 401.

[cxlv]HAUY Abbé René-Just, Traité élémentaire de physique, 1821, 3e édition, pp. v - viij.

[cxlvi]Voir infra.

[cxlvii]BIOT J.B., Traité de physique expérimentale et mathématique, 1816, tome 1, pp. XIX‑XXIV.

[cxlviii]Ce terme désigne en fait le mathématicien, car le physicien théoricien est une catégorie inconnue d'alors, et constituerait un anachronisme.

[cxlix]Siméon‑Denis POISSON (1781 ‑ 1840), membre de l'Institut (section physique en 1812) et suppléant de Jean-Baptiste BIOT au Collège de France, est professeur de mécanique à la faculté des sciences de Paris et examinateur de sortie à l’École polytechnique. Il s'inscrit dans la lignée du mathématicien, physicien et astronome Pierre-Simon LAPLACE (1749 - 1827) pour l'application de l'analyse en physique.

[cl]Ibidem, pp.  xiv - xviij.

[cli]Haüy et Biot élaborent leurs conceptions dès après la fin des écoles centrales, et donc, forcément, les idées en matière d'enseignement des sciences dans les collèges de l'Ancien régime, relevaient de conceptions antérieures.

[clii]Fargues de Taschereau, à Strasbourg en 1850.

[cliii]Arrêté qui règle le statut concernant les collèges royaux et communaux, 4 septembre 1821, R.L.R., tome 7, pp. 91 - 138. Voir aussi BELHOSTE B. (collaboration BALPE C. et LAPORTE T.), Les sciences dans l'enseignement secondaire français, Textes officiels,  Tome 1 : 1789 ‑ 1914, Paris, INRP‑Economica, 1995, pp. 103 - 104.

[cliv]PINAUD Auguste, Programme d'un cours élémentaire de physique, Paris, 1851, pp. 297 ‑ 299. 

[clv] Ibidem, p. 334 - 337.

[clvi]  Ibidem, p.  220.

[clvii]CHEVALIER Charles et Docteur FAU, Nouveau Manuel complet du Physicien‑préparateur ou Description d'un cabinet de physique, Paris, 1853 ; ce manuel voudrait succéder à celui de Sigaud de Lafond pour l'équipement des cabinets de physique. Dans son introduction l'auteur regrette que les élèves ne puissent utiliser eux‑mêmes les instruments pour que "les faits se gravent plus profondément dans leur mémoire".

[clviii]FORTOUL Hippolyte, op. cit., p. 564.

[clix]"L'esprit de l'enseignement de la physique au XIXe siècle : la formation à l'école normale en 1837", BU, 1837, t.6, pp. 313-315.

[clx]FORTOUL Hippolyte, op. cit., p. 564.

[clxi]Ici, élémentaire s'oppose à supérieur : la physique enseignée dans les lycées ne doit pas ressembler à celle de la faculté des sciences. On a vu en supra (chapitre 2, II, 2 : les conceptions succesives de l'expérience dans le cours de physique) que parfois les professeurs prennent leurs informations dans les revues scientifiques où publient les savants, d'où un luxe de détails et d'interrogations jugés ici, hors de propos.

[clxii]FORTOUL, cité par BELHOSTE, op. cit., p. 350.

[clxiii]COMTE Auguste, op. cit. p. 50.

[clxiv]Ibidem.

[clxv]Ibidem., p. 345.

[clxvi] Ibidem., p.347.

[clxvii]FORTOUL, op. cit., p. 560.

[clxviii] Ibidem, p. 557.

[clxix] Ibidem.

[clxx] Ibidem.

[clxxi]Ce niveau correspondrait, aujourd'hui, à l'enseignement du premier cycle de l'enseignement secondaire.

[clxxii] Ce problème de la formation sans latin, pour des professions dans l'industrie, l'agriculture et le commerce, avait déjà donné lieu à la création, par Salvandy en 1847, de l'enseignement spécial. La réforme de la bifurcation supplante fait cette innovation. L'enseignement spécial de niveau intermédiaire disparaît.

[clxxiii]FORTOUL, cité par BELHOSTE, Op. cit., p. 352.

[clxxiv] FORTOUL Hippolyte, op. cit., p. 553.

[clxxv]Ils ne seront pas mis en œuvre sous la bifurcation.

[clxxvi] A.N., F17 2476.

[clxxvii] Le lycée Saint-Louis comprend 252 instruments ou appareils de physique en 1852. A.N., F17 2476. Pour les plus petits lycées, les listes comprennent en moyenne 100 instruments de physique.

[clxxviii] Lettre non datée de DUMAS Jean-Baptiste, Archives de l'Académie des Sciences, carton Dumas n° 16.

[clxxix] Instrument de Morin présentés dans l’ouvrage de Ganot, op. cit., (1854), p. 35.

[clxxx] Ibidem, p. 35. Poncelet est un mathématicien ayant étudié, en autre, la conception des roues à aubes pour un meilleur rendement de la force de l'eau (aujourd'hui, on parle d'énergie hydraulique). Il a été professeur de mécanique appliquée au Conservatoire des Arts et Métiers (CNAM, créé sous la Révolution, avec ouverture de cours de mécanique et d'économie sous la Restauration).

[clxxxi] Ibidem, p. 281.

[clxxxii]Aujourd'hui, nous dirions " vision de la technologie".

[clxxxiii] FORTOUL Hippolyte, op.  cit., p. 553. Voir infra (chapitre 2, 2, 2 : Les conceptions successives de l'expérience dans le cours de sciences physiques) où l'on étudie les cours du début du siècle, présentant une physique plutôt élevée, telle que pratiquée par les savants eux-mêmes, avec référence aux revues scientifiques.  

[clxxxiv]Voir BALPE C.,  "Constitution d'un enseignement expérimental....", op.cit., 1999.

[clxxxv]LANGLEBERT J., Physique, Collection Cours élémentaire d'études scientifiques, Delalain, 47ème édition, 1892.

[clxxxvi] B.U.,  1830-31, t. 2, p. 306-307.

[clxxxvii] Lettre de Jean-Joseph Pasteur à son fils, PASTEUR, Correspondance, 1940, t. 1, p. 74.

[clxxxviii] THENARD Paul, Un grand chimiste, le français Thenard, 1777 - 1757, Dijon, Jobard, 1950, pp. 165 ‑ 166.

[clxxxix] B.U.,  t. 9, p. 153 - 155.

[cxc] COUSIN Victor, Œuvres, 5ème série, t. 1, 1850, pp. 235 ; le plus souvent des médecins étaient employés pour enseigner les sciences naturelles.

[cxci] B.A., 1853, 1ère série, t. 4, p. 330-331.

[cxcii] Pour bien marquer l'importance de la pédagogie, une condition impose aux professeurs un stage de cinq ans d'enseignement, avant de pouvoir se présenter aux épreuves de l'agrégation de sciences. Les normaliens n'ont à faire, à la sortie de l’École normale, que trois ans de classe, les trois années d'études à l’École normale comptant pour deux années d'enseignement.

[cxciii] DUMAS Jean-Baptiste, Rapport sur l'enseignement scientifique dans les collèges, les écoles intermédiaires et les écoles primaires, 1847, Paris, pp. 30.

[cxciv] FORTOUL Hippolyte, Journal, publié par Geneviève MASSA‑GILLE  Genève, Librairie Droz, 1972, t. 1, p. 899.

[cxcv]Archives de l'Académie des sciences, Carton DUMAS, n°  16, chemise agrégation.

Les candidats ont à déterminer expérimentalement un certain nombre de constantes physiques, des compositions chimiques de sels, et doivent aussi réaliser des préparations de produits déterminés.

[cxcvi]Ibidem

[cxcvii]L'enseignement moderne naît en 1890 de la transformation de l'enseignement secondaire spécial (lequel fut créé en 1865 par Victor Duruy ; il a toujours été maintenu dans une condition inférieure à celle de l'enseignement classique porté par le latin).

L'enseignement moderne se caractérise d'abord par l'absence de latin dans le cursus : véritable révolution éducative à la fin du XIXe siècle. Il va s'appuier sur l'enseignement des sciences et des mathématiques.

¹⁹⁹Voir FALCUCCI  Clément, L'humanisme dans l'enseignement secondaire en France au XIXe siècle, Toulouse, 1939., pp. 370‑373.

[cxcix]Dans les lycées des départements, en 1890, 1265 élèves entrent dans des classes "préparatoires" en mathématiques élémentaires, contre 118 au sortir de la rhétorique et 189 au sortir de la philosophie. En classe de préparation à Saint-Cyr, même phénomène : 479 élèves viennent des "préparatoires", 52 de la rhétorique et 207 de la philosophie. Cité par PROST Antoine, Histoire de l'enseignement en France, 1802 - 1967, Paris, Colin, 1968, p. 252.

[cc]FERRY Jules, Revue internationale de l'enseignement, 1881, t. II, p.187, cité par FALCUCCI Clément, op. cit., p. 355.

[cci] Ibidem, p. 564.

[ccii]Voir KAHN Pierre, De l'enseignement des sciences à l'école primaire - L'influence du positivisme, Paris, Hatier-formation, collection Le temps des savoirs, 1999, chapitre 3.

[cciii] BERTHELOT Marcelin, op. cit., p. $$, cité par FALCUCCI C., op. cit., p. 459 - 460.

²⁰⁵LIARD Louis, "Les sciences dans l'enseignement secondaire", Conférences du Musée pédagogique, Paris, 1904, introduction p. VI.

[ccv]FORTOUL, cité par BELHOSTE, Op. cit., p. 350.

[ccvi]Ibid., p. 351.

[ccvii]Ibid., p. 353.

[ccviii]Exceptés les professeurs de sciences physiques qui apprécient la mise à l'honneur des sciences expérimentales.

[ccix]Pour les fins générales de la réforme, voir supra (chapitre 1, II - 4) la réforme de 1902 : pour un enseignement expérimental fondé sur une logique positiviste.

[ccx] POINCARE Lucien, "Rôle des sciences expérimentales  dans l'Éducation", Revue pédagogique, 1904,  Nouvelle série, Tome XLIV, n°1, 15 Janvier 1904, p. 8.

[ccxi] POINCARE Lucien, op. cit., p. 7 - 8.

[ccxii]Voir supra, chapitre 2, I - 3 : Institutionnalisation de l'expérience dans les cours de physique et chimie des écoles centrales. L'éducation commence par celle des sens, d'où le dessin et l'histoire naturelle en 1ère année.

[ccxiii]COMTE Auguste, Cours de philosophie positive, Paris, 1830, vingt-huitième leçon, p. 447.

[ccxiv]Ibidem

[ccxv]Voir supra, note 204

[ccxvi]POINCARE Lucien, op. cit., p. 9. 

[ccxvii]B.A., 2, Tome 71, 1902, pp. 851 - 852.

[ccxviii]Ibidem, p. 852.

[ccxix]POINCARE Lucien, op. cit., p. 12. Pour cet inspecteur général de physique, l'enseignement donné dans les lycées — donc dans l'enseignement secondaire — est élémentaire en ce qu'il prépare à celui dispensé dans l'enseignement supérieur : les contenus apportent les bases nécessaires à la poursuite d'études et le formalisme est réduit. Il n'y a pas de démonstration théorique. 

Le terme élémentaire ne renvoie pas, ici, à l'enseignement primaire qui, jusqu'à cette date, est coupé de l'enseignement secondaire.

[ccxx] JOUBERT Gabriel, "L'enseignement des sciences physiques", L'enseignement secondaire, 1903, 24ème année, n°8 du 15 Avril 1903, pp. 134.

[ccxxi]POINCARE Lucien, "Rôle des sciences expérimentales  dans l'Éducation", Revue pédagogique, 1904,  Nouvelle série, Tome XLIV, n°1, 15 Janvier 1904, p. 13.

[ccxxii]LIARD Louis, "Les sciences dans l'Enseignement secondaire", Revue Universitaire, 1904, 13ème année, n°3, p. pp. 185 - 191.

[ccxxiii]Ibidem.

[ccxxiv]Ibidem

[ccxxv]Ibidem, p. 448.

[ccxxvi]B.A., 2, Tome 71, 1902, p. 852.

NOTES

[ccxxvii]Quatre sections sont créées :  latin-grec(A) ; latin-langues (B) ; latin-sciences (C) ; langues-sciences (D). Toutes les sections reçoivent un enseignement de sciences expérimentales.

[ccxxviii]Article de Alfred FOUILLEE, membre de l'Institut, ancien maître de conférence à l'École normale.

[ccxxix]FOUILLEE Alfred,  "La réforme de l'enseignement classique et moderne", L'Enseignement secondaire, organe de la Société pour l'étude des questions d'Enseignement secondaire, 1901, n°5, pp. 85 - 89.

[ccxxx]Voir PROST A., op. cit., pp. 329 - 330. Antoine PROST Antoine a étudié l'évolution du nombre des élèves : de 1880 à 1930, il établit que l'enseignement proprement secondaire des garçons, tant public que privé, n'a pas gagné au total 15 000 élèves sur une moyenne d'environ 160 000 élèves.

[ccxxxi]Voir les graphiques proposés par PROST A., op. cit., p. 329. Il faut tenir compte ici, du nombre des filles dont le retard de scolarité tend à se combler. De plus, la durée d'une scolarité primaire supérieure ne dépasse pas quatre ans (contre sept ans de scolarité secondaire) aussi, le renouvellement plus rapide en E.P.S explique que davantage d'élèves sont accueillis à ce niveau.

[ccxxxii]La nécessité d'un choix précoce est dissuasif pour l'élève de milieu modeste. La longueur des études, pèse lourdement dans le choix des familles ; quant aux Bourses, elles ne profitent pas réellement aux plus défavorisés et sont distribué de façon parcimonieuse : on donne plus facilement des demi‑Bourses que des Bourses entières, favorisant les gens de moyenne condition.

[ccxxxiii]GOBLOT Edmond, La barrière et le niveau, étude sociologique sur la bourgeoisie française moderne, 1ère édition, Paris, Alcan, 1925 ; nouvelle édition, Paris, P.U.F., 1967. Cité par PROST A., op. cit., p.348.

[ccxxxiv]Ibidem

[ccxxxv]BOURDIEU Pierre et PASSERON Jean-Claude, Les Héritiers, les étudiants et la culture, Paris, Ed. de minuit, 1964.

[ccxxxvi]BOUASSE Henri, "De l'enseignement des sciences expérimentales dans les lycées", Revue l'Enseignement secondaire, n°11 et 12, 1er Juin 1901. Henri Bouasse est physicien et universitaire.

[ccxxxvii]Ibidem, p. 340.

[ccxxxviii]Ce bulletin est édité par l'Union des physiciens, association créée par un groupe de professeurs en 1906 à l'occasion d'une exposition de la Société française de Physique au Musée pédagogique où des enseignants de physique étaient invités à exposer leurs appareils de manipulation. Le Bulletin tient alors lieu de mutuelle des idées et d'échange entre les professeurs adhérents.

[ccxxxix]Dumas, professeur de sciences physiques au lycée d'Albi.

[ccxl] Voir BOUASSE Henri, "La physique", De la Méthode dans  les sciences, Paris, Seuil. Voir aussi supra, note 237, ses déclarations sur la nécessité d'un enseignement dogmatique.

[ccxli]Voir PROST A., op. cit., graphique 11, p. 328. Si l'on considère les seuls garçons, on retrouve à peine dans les années 1920 ‑ 1929 les effectifs de 1887.

[ccxlii]Les cours complémentaires sont devenus collèges d'enseignement général en 1959 (C.E.G), et les lycées et collèges ont absorbé en 1942 les E.P.S. Entre 1949 et 1963, le nombre global des élèves du second degré passe de 775 000 à 2 400 000. Voir PROST A., op. cit., p. 434.

[ccxliii]CROS Louis, L'explosion scolaire, Paris, C.U.I.P., 1961.

[ccxliv]LANGEVIN Paul (1872 -1946) est un physicien français connu pour ses travaux sur le magnétisme, la détection par ultrasons, la relativité ; militant politique, pacifiste, antifasciste, il est l'auteur avec Wallon d'un projet de réforme de l'enseignement. WALLON Henri (1879 - 1962), psychologue et homme politique, a étudié le développement du caractère et de la pensée de l'enfant ; résistant, député du parti communiste, son nom est attaché à celui de Langevin avec lequel il conçut le plan qui porte leur nom.

[ccxlv]Charles Brunold (1893 - 1984) est agrégé des sciences physiques, docteur es lettres, docteur es sciences mathématiques, directeur de l'enseignement secondaire, inspecteur général de l'instruction publique puis doyen de l'inspection générale.

[ccxlvi]Exergue du texte de BRUNOLD Charles, "La redécouverte dans l'enseignement de la physique", Esquisse d'une pédagogie de la redécouverte dans l'enseignement des sciences physiques, Paris, 1948, pp. 27 - 30.

[ccxlvii]Ibidem, pp. 27 - 30.

[ccxlviii]En gras dans le texte

[ccxlix]Idem

[ccl]BRUNOLD Charles, op. cit., 1948, pp. 27 - 30.

[ccli]Ibidem.

[cclii]Les travaux de Prigogine, prix Nobel de physique et de Isabelle Stengers dans La nouvelle Alliance, remettent en question cette vision pour laisser place à l'interprétation des faits par le savant.

[ccliii]Ces classes visaient à définir une pédagogie originale pour permettre au premier cycle d'élargir son recrutement et de jouer un rôle d'orientation. Elles seront supprimées en 1952.

[ccliv]Le 19 septembre 1953.

[cclv]LAZERGES Guy, conférence faite à Sèvres le 19 septembre 1953 : "Enseignement et organisation du travail dans les sciences physiques". Déjà au XVIIIe, Condillac posait cette question de la capacité pour l'enfant d'acquérir son savoir plutôt que de le recevoir de l'adulte.

[cclvi]LAZERGES Guy, conférence de Rabat : L'enseignement des sciences physiques   - Méthodes  - expériences / travaux pratiques, 1955, BN : 4° R Pièce 5181.    

[cclvii]LAZERGES Guy, Extraits d'une conférence faite à Sèvres le  19 septembre 1953, aux professeurs des classes pilotes du second cycle. Texte rédigé par l'auteur d'après des notes prises en séance par un stagiaire, p. 143.

[cclviii]Ibidem.

[cclix]Ibidem.

[cclx]LAZERGES Guy , conférence de Rabat, op. cit., 1955, p. 7.

[cclxi]Ibidem. Lazerges attire aussi l'attention sur la nécessaire motivation et l'effort intellectuel demandé aux enfants que le professeur doit savoir maintenir, sous peine de perdre l'intérêt qu'il prend à l'apprentissage des sciences physiques.

[cclxii]LAZERGES Guy, conférence faite à Sèvres, op. cit., pp. 144 - 145. Au niveau du primaire, Freinet développe aussi une méthode active de l'apprentissage en mettant l'accent sur le caractère fonctionnel des activités de l'enfant : exemple, apprendre à écrire en développant la correspondance scolaire, l'imprimerie scolaire. Cette fonctionnalité des apprentissages n'est, pour le second degré, pas présente. Pour avoir vu des classes élémentaires pilotées selon la méthode Freinet, j'ai pu constater que du point de vue des apprentissages scientifiques, la fonctionnalité est difficile à trouver.

[cclxiii]Ibidem

[cclxiv]Ibidem.

[cclxv]Ibidem. Rappelons que l'importance des connaissances de la vie quotidienne dans l'enseignement sont déjà évoquées sous le Second Empire mais elles ne constituent pas un outil méthodologique dans l'enseignement des sciences physiques au lycée. Notons en passant, que cette conception des représentations premières de l'enfant à propos du savoir à acquérir est aujourd'hui complètement établie, principalement comme résultat des recherches en didactique des sciences menées à tous les niveaux du système éducatif.

[cclxvi]Ibidem

[cclxvii]LAZERGES Guy , conférence de Rabat , op. cit., p. 9.

[cclxviii]BACHELARD Gaston, La formation de l'esprit scientifique, Vrin, 1938.

[cclxix]BACHELARD Gaston, Philosophie du non, P.U.F, 1940.

[cclxx]BACHELARD Gaston, op. cit.

[cclxxi]LAZERGES Guy , conférence de Rabat , op. cit., p. 9.

[cclxxii]Ibidem.

[cclxxiii]LAZERGES Guy, conférence faite à Sèvres, op. cit., p. 145.

[cclxxiv]Ibidem.

[cclxxv]Ibidem.

[cclxxvi]Ibidem.

[cclxxvii]Ibidem.

[cclxxviii]Lazerges fait allusion aux expériences inutiles ou qui ne prouvent rien.

[cclxxix]LAZERGES Guy, conférence faite à Sèvres, op. cit., p. 147.

[cclxxx]LAZERGES Guy , conférence de Rabat , op. cit., p. 13.

[cclxxxi]LAZERGES Guy , conférence de Rabat , op. cit., p. 20.

[cclxxxii]LAZERGES Guy , conférence de Rabat , op. cit., p. 21.

[cclxxxiii]Instruction relatives à l'enseignement des sciences physiques, 1957, pp. 22 - 23.

[cclxxxiv]Témoignage de mes débuts comme professeur de sciences physiques en 1964. Le texte de l'inspecteur général Lazerges était remis à tous les professeurs stagiaires du Centre pédagogique régional (CPR) de Nancy.

[cclxxxv]Voir supra, chapitre 3, II -2 : voie expérimentale et méthode naturelle dans l'enseignement de la physique - Les conférences de l'inspecteur général Guy Lazerges.

[cclxxxvi]LAZERGES Guy , conférence de Rabat , op. cit., p. 17.

[cclxxxvii]CESBRON Gilbert, Notre prison est un royaume, p. 100, cité par LAZERGES, conférence de Rabat , op. cit., p. 18.

[cclxxxviii]"La commission Lagarrigue", Bulletin de l'Union des Physiciens, octobre 1977, n°597, p. 3.

[cclxxxix]Réponse de M. LAGARRIGUE au ministre de l'Éducation nationale, Bulletin de l'Union des physiciens (Les documents de la Commission Lagarrigue), octobre 1977, n° 597, pp. 13 - 14.

[ccxc]HULIN Michel, "La nécessaire réforme de l'enseignement des sciences physiques dans le second degré - (avril 1970)", Le mirage et la nécessité - Pour une redéfinition de la formation scientifique de base,  Presses de l'École normale supérieure et Palais de la découverte, 1992, p. 42.

[ccxci]Ibidem.

[ccxcii]PSSC (Physical Science Study Commitee), HPP ( Harvard Physics Project). Pour des informations sur tous les projets, on peut se reporter à Tendances nouvelles de l'enseignement de la physique, vol. I (1965 - 1966 ), UNESCO, 1968.

[ccxciii]André Lagarrigue (1924 - 1975) est un physicien ayant travaillé au laboratoire du professeur Leprince-Ringuet.  Ses recherches concernent les grandes découvertes de l'exploration de la matière, telles les nouvelles particules et la réalisation de grandes chambres à bulles à liquides lourds destinées à l'observation des particules neutres. Comme professeur à l'université d'Orsay, il a dirigé un laboratoire de 500 personnes. A son décès en 1975, la commission prend le nom de commission Lagarrigue, et est présidée par un autre professeur de l'Université d'Orsay, M.Omnès, physicien, chargé en 1975 par le ministre d'alors, M. Haby, de succéder à M. Lagarrigue.

[ccxciv]OMNES Roland, "Allocution à la conférence d'information du 4 février 1977", Bulletin de l'Union des physiciens (Les documents de la Commission Lagarrigue), octobre 1977, n° 597, pp. 111.

[ccxcv]OMNES Roland, "Allocution…", op. cit. p. 112.

[ccxcvi]HULIN Michel, "La nécessaire réforme ...", op. cit., 1992, p. 42. Michel Hulin, dans sa dernière interrogation, laisse entendre que les choix pédagogiques ne sont pas entièrement arrêtés en s'interrogeant ainsi sur la meilleure façon de respecter le caractère expérimental de l'enseignement de la physique.

[ccxcvii]OMNES Roland, "Allocution…", op. cit. p. 113.

[ccxcviii]Ibidem.

[ccxcix]HULIN Michel, "La nécessaire réforme ...", op. cit., p. 41.

[ccc]Ibidem.

[ccci]"La commission Lagarrigue - Un bilan", Bulletin de l'Union des physiciens (Les documents de la Commission Lagarrigue), octobre 1977, n° 597, pp. 117.

[cccii]OMNES Roland,"Allocution…" op. cit. p. 113.

[ccciii]HULIN Michel, "La nécessaire réforme ...", op. cit., p. 58.

[ccciv]"La commission Lagarrigue - Un bilan", Bulletin de l'Union......., p. 120.

[cccv]Voir supra  (chapitre 1, II-1 : De la physique et chimie expérimentales à l'enseignement des sciences physiques).

.[cccvi]BERNARD Claude, L'introduction à la médecine expérimentale, Paris, 1865.

[cccvii]GRMEK Mirko D., Raisonnement expérimental et recherches toxicologiques chez C. Bernard, Genève, Droz, 1973.

[cccviii] Michel BLAY, "Lumière et couleurs, in BLAY M. et HALLEUX R., La science classique ; XVIe - XVIIIe siècle, Flammarion, 1988, p. 758.

[cccix]GIORDAN A., Une pédagogie pour les sciences expérimentales, Paris, 1978.

[cccx]FEYERABEND Paul, Contre la méthode - Esquisse d'une théorie anarchiste de la connaissance, éditions du Seuil, traduction française, 1979.

[cccxi]"La commission Lagarrigue……", op. cit., p. 120.

[cccxii]Ibidem

[cccxiii]HULIN Michel, op. cit., p. 57.

[cccxiv]HULIN Michel, op. cit., p. 46.

[cccxv]Société Chimique de France (SCF), Société Française de Physique (SFP), Union des physiciens (UDP), "L'insertion de la réforme de l'enseignement des sciences physiques et de la technologie dans le cadre de la réforme de l'enseignement du second degré", Bulletin de l'Union des physiciens (Les documents de la Commission Lagarrigue), octobre 1977, n° 597, pp. 105.

[cccxvi]Voir POPPER Karl, La logique de la découverte scientifique, traduit de l'anglais par Nicole Thyssen-Rutten et Philippe Devaux, Payot, 1873 ; Conjonctures et réfutations, traduction française par Marie-Hélène et Marc B. de Launay, Payot, 1985.

[cccxvii]HULIN Michel, "Remarques préliminaires relatives à l'enseignement dit de la technologie…Entraînement aux modes de raisonnement des Sciences physiques", Bulletin de l'Union des physiciens (Les documents de la Commission Lagarrigue), octobre 1977, n° 597, pp. 34.

[cccxviii]HULIN Michel, Le mirage...., op. cit., p. 97.

[cccxix]La commission doit aussi définir les nouveaux programmes du premier cycle et les avant-projets de programmes du second cycle. Voir Bulletin de l'Union des physiciens (Les documents de la Commission Lagarrigue), octobre 1977, n° 597, p. 111 - 140.

[cccxx]INRDP, 29 rue d'Ulm, 75 005 Paris. Cet institut a été créé en 1970. Aujourd'hui, cet institut fait place à l'INRP (institut national de recherche pédagogique dédié à la recherche au sein du système éducatif).

[cccxxi]GIORDAN  A., op. cit.

[cccxxii]Ibidem.

[cccxxiii]HULIN Michel, Le mirage...., op. cit., p. 104.

[cccxxiv]Ibidem.

[cccxxv]"La commission Lagarrigue - Un bilan", Bulletin de l'Union......., p. 120.

[cccxxvi]HULIN Michel, Le mirage....., op. cit., pp. 122 - 123.

[cccxxvii]Les classes préparatoires scientifiques sont désignées en raccourci, par des lettres significatives de la formation dominante, suivie par l'apostrophe lorsque le niveau est celui des plus grandes écoles : M et M' pour la dominante mathématique (M', pour le concours de l'École polytechnique), P et P' pour la physique (P' pour le concours de l'École centrale).

[cccxxviii]PSSC, plan de réforme de l'enseignement scientifique aux USA, voir supra (chapitre 3, III - 1 : Création de la commission Lagarrigue).

Richard FEYNMANN, prix nobel de physique 1965, est l'un des pères de la physique moderne ; son cours de physique en 3 tomes (avec Robert Leighton) a révolutionné l'enseignement de cette discipline. Feynmann est connu pour son humour et son anticonformisme.

[cccxxix]La réforme des mathématiques modernes a pu voir le jour grâce à la formation continue des professeurs. Pour cela, une structure proche de l'enseignement supérieur a été créée : les Instituts de recherche en enseignement des mathématiques (IREM) ; un IREM est près de chaque université.

[cccxxx]HULIN Michel, "Quelques suggestions relatives à l'enseignement de la physique dans le second degré - (17 novembre 1975), Bulletin de l'Union des physiciens, n° 730, janvier 1991, pp. 38. 

[cccxxxi]Interférences lumineuses : phénomène qui résulte de la rencontre de deux ondes lumineuses provenant de deux trous très proches éclairés par la même lumière.

Onde électromagnétique : résulte de la combinaison de deux champs, l'un électrique, l'autre magnétique. Un courant qui oscille dans une antenne émet une onde électromagnétique qui se propage (cf la transmission d'une émission de radio ou de télévision).

Effet photoélectrique : émission de particules électriques (électrons) par un métal éclairé d'une lumière spécifique à ce métal.

Rayons cathodiques : électrons émis entre deux électrodes (dont la cathode) lors de l'ionisation d'un gaz qui les sépare, par le champ électrique qu'elles produisent sous l'effet de la tension électrique à laquelle elles sont soumises.

[cccxxxii]Une grandeur scalaire — la masse volumique d'un corps — ne s'exprime que pas un nombre, sans considération de direction ni de sens. Un vecteur — par exemple, celui qui indique le champ magnétique d'un lieu — se caractérise par une direction, un sens et une intensité, le champ pouvent être plus ou moins intense.

[cccxxxiii]Par exemple, les avant-projets de la Commission Lagarrique prévoient l'étude quantitative du champ magnétique par l'intermédiaire du théorème d'Ampère, et non plus par la loi de Biot et Savart. Voir le théorème d'Ampère, dans FOURNET Gérard, "Electricité - électromagnétisme" Encyclopédie Universalis, volume 6, 16-c.

[cccxxxiv]Les deux réformes du XXe siècle (réforme de 1902 et réforme Lagarrigue) que nous avons étudiées, ont d'ailleurs donné lieu à un colloque sur leur analyse comparée ; voir BELHOSTE Bruno, GISPERT Hélène, HULIN Nicole (sous la direction de), op.cit..

NOTES

[cccxxxv]Dans les collèges de l’Ancien régime, discussion publique sur des questions de théologie, de philosophie (dont la philosophie naturelle qui englobe la physique).

[cccxxxvi]Voir FOURCY Ambroise, Histoire de l'École Polytechnique, Paris, Belin, 1987, pp. 21 - 22.

[cccxxxvii]cité par LANGUINS JANIS, La République avait besoin de savants, Paris, Belin, 1987, p.23.

[cccxxxviii]Rapport de FOURCROY sur les mesures prises par le Comité de salut Public, pour l'Établissement de l'École centrale des travaux publics, décrétée par la Convention nationale, le 21 Ventose dernier ; cité par LANGUINS JANIS, op. cit., p.206-207.

[cccxxxix]Ibidem.

[cccxl]Rapport de FOURCROY …, cité par LANGUINS, op. cit., pp. 213 ‑ 214.

[cccxli]La distribution des leçons qui commenceront le premier nivose, an III de la République est la suivante, pour le premier mois : Le premier jour, à dix heures, leçon de chimie sur les substances salines ; A midi, leçon d'Analyse ; A cinq heures après midi, leçon pratique de dessein ; Tous les autres jours, jusqu'à ce que le citoyen Monge puisse commencer le cours de stéréotomie,

A huit heures, répétition de la leçon d'Analyse qui aura été donnée la veille ; A dix heures, leçon de chimie ; A midi, leçon d'Analyse ; à cinq heures après midi, leçon pratique de Dessein.

Les quintidi et décadi, à dix heures du matin, leçon de Physique générale ;

Les quintidi, à huit heures du matin, leçon verbale sur le Dessein. Cité par LANGUINS, op. cit., p. 112.

[cccxlii]Monge a été professeur à l'école de Mézières. Il a initié la géométrie descriptive.

[cccxliii]Préface du premier Journal de l'École polytechnique.

[cccxliv]Sont compris dans les sciences mathématiques : la géométrie et la mécanique, la stéréotomie, l'architecture et la fortification ; enfin, le dessin. Voir LANGUINS, op. cit., pp. 128 - 129.

[cccxlv]La chimie comprend trois parties : la première, relative aux substances salines, la seconde, aux substances végétales et animales, la troisième consacrée à l'étude des minéraux.

[cccxlvi]Cité par LANGUINS, op. cit., p. 255.

[cccxlvii]Cité par LANGUINS, op. cité, p. 63.

[cccxlviii]Seuls deux cours d'une heure chacun par semaine, sont exclusivement magistraux : le cours de Lagrange sur les mathématiques et celui d'Hassenfratz sur la physique générale.

[cccxlix]Cité par LANGUINS, op. cit., p. 54.

[cccl]Cité par LANGUINS, op. cit., p. 66.

[cccli]Tout ceci est calqué sur le modèle de la fameuse "Gâche" de l'École Royale du Génie de Mézières, un atelier bien équipé employant plusieurs artisans de talent, où Monge lui-même avait commencé sa carrière dans l'enseignement. Cité par LANGUINS, op. cit., p. 68.

[ccclii]Ce type d'activité correspond à ce que nous appelerions aujourd'hui des travaux dirigés. Seul le terme manuel désigne un travail en atelier ou en laboratoire, avec du matériel scientifique.

[cccliii]Cité par LANGUINS, op. cit., p. 257. Ce texte concerne les travaux de première année.

[cccliv]A cette époque, art signifie encore quelque chose comme artisanat.

[ccclv]Cité par LANGUINS, op. cit., p. 258.

[ccclvi]Cité par LANGUINS, op. cit., p. 259.

[ccclvii]On évoque notamment ici, les projets de Diderot, Rousseau, La Chalotais, Condillac, Condorcet et l'article "Collège" de d'Alembert dans l'Encyclopédie ainsi que l'influence d'autres philosophes en particulier Voltaire. Pour plus de détails, voir "Constitution d'une discipline : la physique et chimie expérimentales dans les écoles centrales", in BALPE Claudette, thèse de doctorat, "Histoire de l'enseignement de la physique dans l'enseignement secondaire en France au XIXe siècle" , Université Paris XI-Orsay, 1994.

[ccclviii]Cité par LANGUINS, op. cit., p. 94. Précisons que l'échec de l'Ecole Normale de l'an III  fut retentissant, voir JULIA Dominique, Les trois couleurs du tableau noir, Paris, Belin, 1981.

[ccclix] Décision collective du 13 septembre 1852, présentée par FORTOUL Hippolyte, dans le "Rapport à l'Empereur sur la situation de l'instruction publique depuis le 2 décembre 1851",  du 19 septembre 1853, B.A., 1853, p. 271.

[ccclx] Ainsi re-nommés depuis 1848.

[ccclxi] FORTOUL Hippolyte, "Rapport à l'empereur" déjà cité, pp. 370 - 371.

[ccclxii] Voir l'arrêté du 7 avril 1853 sur le prix des frais de manipulations dans les lycées,  B.A./1, t. 6, 1855, p. 107.

[ccclxiii] ZEVORT E., L'enseignement secondaire de 1880 à 1890, Paris, Dupont, 1890, p. 130.

[ccclxiv]Une tentative de création d'un enseignement spécial par Salvandy, a vu le jour en 1847, vite  démantelé par les mesures de la bifurcation. 

[ccclxv] DURUY Victor, Notes et souvenirs, Paris, Hachette, 1901, t.1, pp. 167 - 168, cité par PROST A., op. cit., p. 67.

[ccclxvi]Duruy propose dans une lettre ‑ programme adressée à l'Empereur le 6 août, la création d'un enseignement qu'il appelle secondaire français, puis dans une autre lettre du 13 septembre 1863, il le nomme enseignement professionnel, pour finalement reprendre l'appellation de Salvandy : enseignement secondaire spécial. 

[ccclxvii]Par la loi du 24 juin 1865, Victor Duruy, publie un plan d'études, des programmes et des méthodes particulières à l'enseignement spécial.

[ccclxviii]Plan d'études et programmes de sciences de l'enseignement spécial, 6 avril 1866, Bulletin administratif, 2, tome 5, pp. 400 - 425 et pp. 585 - 801.

[ccclxix]Ibidem.

[ccclxx]Ibidem.

[ccclxxi] A.N., F17 7534.

[ccclxxii] A.N., F17 7534.

[ccclxxiii] A.N., F17 7534.

[ccclxxiv] BERTHELOT Marcelin, op. cit., p. 353, cité par FALCUCCI C., op. cit., p. 459 - 460.

[ccclxxv] LIARD Louis, "Les sciences dans l'enseignement secondaire", Conférences du Musée pédagogique, Paris, 1904, introduction p. VI.

[ccclxxvi]  LIARD Louis, Le nouveau plan d'études…,op. cit., p. 18-19.

[ccclxxvii] Déposition de DARBOUX, Enquête … op. cit., p. 311.

[ccclxxviii] LIARD Louis, "Les sciences dans l'Enseignement secondaire", Revue Universitaire, 1904, 13ème année, n°3, p. 191.

[ccclxxix]B.A., 2, Tome 71, 1902, pp. 853 - 854.

[ccclxxx] POINCARE Lucien, op. cit., p. 13.

[ccclxxxi]"Étudier les lois du pendule et déterminer à 1 p. 100 près la valeur de g avec un fil à plomb, un mètre et une montre ; construire des  poids divisionnaires avec un fil métallique ; déterminer la densité d'un liquide à 1 p.100  près avec une bouteille ordinaire et une balance du commerce ; vérifier le principe d'Archimède avec une balance ordinaire, des vases gradués… ; répéter l'expérience de Torricelli ; faire le vide avec la trompe à eau ; comparer la chaleur spécifique de l'eau avec celle du laiton ; déterminer les points de congélation et en déduire un poids moléculaire ; faire une mesure photométrique avec un crayon et une simple feuille de papier comme photomètre ; dessiner avec la chambre claire et le microscope ; enregistrer les vibrations d'un diapason ; (… ) construire des résistances graduées avec du fil de maillechort ; s'en servir pour une mesure de résistance, etc.. B.A., 2, tome 71, 7 juin 1902, pp. 853 - 854.

[ccclxxxii] NIEL Paul, Manuel des travaux pratiques de physique, Paris, 1912. Nous avons aussi trouvé : AUBERT A., Cahier de manipulations de physique, Paris, 1920 .

[ccclxxxiii]Généralités (6, relatifs à des mesures de longueurs, épaisseurs, volumes, ressort, graduation de récipient), hydrostatique (3), chaleur (7), optique (11), électricité statique (6), électricité dynamique (6).

[ccclxxxiv] NIEL Paul, op cit.

[ccclxxxv]Voir supra , chapitre 1, II, 4.

[ccclxxxvi]Photomètre, thermomètre, photographie, électroscope, électrophore, condensateur, voltamètre.

[ccclxxxvii]Loi de la réflexion (optique), loi de Joule (équivalence chaleur-énergie mécanique) lois de Faraday (relations quantitatives des décomposition électrochimiques), loi d'Ohm (relations dans le circuit électrique entre intensité/tension/résistance).

[ccclxxxviii]Nous disposons de cinq rapports en sciences physiques. Les premiers seront d'abord présentés par Faivre‑Dupaigre, ancien professeur de sciences physiques et inspecteur d'académie de Paris, puis par Chassagny, et Lamirand, lequel sera plus tard inspecteur général de sciences physiques, ayant donné son nom à une collection de manuels, autrefois bien connue.

[ccclxxxix]Rapport de 1906 au Conseil académique de Paris. A.N.,  AJ16 2689.

[cccxc]Rapport de 1912 au Conseil académique de Paris. A.N.,  AJ16 2697.

[cccxci]Bulletin  de l'Union des physiciens, n°1, 1906, p. 4.

[cccxcii]Bulletin de l'Union des physiciens, n°1, 1907, pp. 4 - 6.

[cccxciii]Société formée par des professeurs de Physique, Chimie, Histoire naturelle, à l'initiative de M. Buguet, professeur à Rouen.

[cccxciv]Bulletin  de l'Union des physiciens, n°1, 1906, p. 6 ; le président de l'Union des physiciens est M. Mermet du Lycée Charlemagne, la vice‑ présidente, Melle Mourgues du Lycée Fénelon, les secrétaires sont MM Lemoine du lycée Louis‑le‑Grand et Brucker du lycée de Versailles.

[cccxcv]Voir en détail, BALPE Claudette, "Les exercices pratiques", Les sciences au lycée. Un siècle de réformes en France et à l'étranger, Ed Vuibert, 1996, pp. 153 - 164.

[cccxcvi] B.U.P, n°1, 1907, p. 7.

[cccxcvii] Ibidem,, p. 9.

[cccxcviii] A. N.,  AJ16 2684 - 2685.

[cccxcix] LE CHATELIER, Henri, " A propos des Exercices pratiques dits "Actifs", Bulletin de l'Union des Physiciens,, 1910, n° 33, pp. 169 -173.

[cd]D'après l'article anonyme, "Célestin Freinet" de l'Encyclopedie Universalis.

[cdi]Voir supra, chapitre 3, 1.

[cdii]LAZERGES, op. cit. p. 146.

[cdiii]Ibidem.

[cdiv]Ibidem.

[cdv]LAZERGES, op. cit., p. 145.

[cdvi]Ibidem.

[cdvii]LAZERGES, op. cit., p. 146.

[cdviii]MONNIER L., "Réflexions sur l'enseignement des sciences physiques", in Bulletin de l'Union des physiciens, 1970, n°528, p. 49.

[cdix]Ibidem.

[cdx]MONNIER, op. cit.,  p. 50.

[cdxi]MONNIER, op. cit.,  p. 51.

[cdxii]Ibidem.

[cdxiii]Ibidem.

[cdxiv]MONNIER, op. cit.,  p. 52.

[cdxv]Ibidem.

[cdxvi]ROGERS E.-M., Physics pour the Inquiring Mind,  p. 63, cité par  MONNIER, op. cit.,  p. 53.

[cdxvii]HULIN Michel, Le mirage et la nécessité, Presses de l'ENS et Palais de la Découverte, Paris, 1992, p. 158.

[cdxviii]HULIN , op. cit., p. 161.

[cdxix]Ibidem.

[cdxx]Le ministère de l'éducation impose pour toutes les classes un thème général assez large pour que chaque élève y détermine un  objet de recherche

NOTES

[cdxxi]Voir supra, chapitre 1, I (1, 2, 3).

[cdxxii]Ibidem.

[cdxxiii]Voir à ce sujet, DEAR Peter, Discipline and experience, the mathematical way in the scientific revolution, Chicago et Londres, Presses de l'université de Chicago., 1995. Ce travail novateur dévoile un aspect encore peu abordé du rôle des Jésuites mathématiciens dans le développement de la démarche expérimentale.

[cdxxiv]Les étoiles occupent dans le ciel des positions relatives fixes. Seul le mouvement d'ensemble des constellations est repérable à notre échelle. D'où l'appellation "sphère des fixes" pour désigner la sphère sur laquelle les anciens voyaient les étoiles, comme des points brillants.

[cdxxv]Voir supra, chapitre 2, I (1).

[cdxxvi] Ibidem, p. 852.

[cdxxvii]BOUSQUET A. et GUILLEMAN M., "Réflexions sur l'enseignement des sciences physiques dans le second degré", Bulletin de l'Union des Physiciens, Octobre 1970, n°528, p. 57.

[cdxxviii]MONNIER L., Op . cit., p. 52.

[cdxxix]CRANE H.-R., "Problème for Introductory Physics", in The Physics teacher,  cité par MONNIER L., Op cit., p. 54.

[cdxxx]MONNIER L., Op . cit., p. 53.

[cdxxxi]Ibidem.

[cdxxxii]Ibidem.

[cdxxxiii]Ibidem.

[cdxxxiv]ANTOINE Daniel, "D'autres réflexions sur l'enseignement des sciences physiques dans le second degré", Bulletin de l'Union des Physiciens, Octobre 1970, n°528, p. 59.

[cdxxxv]HULIN M., op. cit., p. 42.

[cdxxxvi]Ibidem.

[cdxxxvii]MONNIER L., op. cit. p. 49.

[cdxxxviii]Origine inconnue, cité par PHILIPS F.-C., Introduction to Crystallography (Longmans). Préface, in MONNIER, op. cit. , p. 50.

[cdxxxix]Cité par HULIN M., op. cit., p. 165. Ce texte, bien qu'écrit en juin 1987, demeure toujours d'actualité, la réforme Lagarrigue ayant été interrompue dix ans auparavant, sans que de profonds changements soient intervenus, comme le confirmeront certains membres de la commission après sa dissolution.

[cdxl]Le communiqué commun est celui de la Société Françaie de Phyique, de la Société Chimique de France, de l'Union des Physiciens en 1970.

⁴⁴²L'expression surjection canonique est ajoutée par les auteurs, Nicole Hulin et Michel Blay qui ont rassemblé les textes de Michel Hulin et les ont présentés.

[cdxlii]HULIN M., op. cit., p. 41.

[cdxliii]HULIN M., op. cit., p. 42.

[cdxliv]ANTOINE D., op. cit., p. 63.

[cdxlv]ANTOINE D., op. cit., p. 61.

[cdxlvi]HULIN M., op. cit., p. 149.

[cdxlvii]Et pour cause, ces moments d'abstraction sont généralement escamotés, comme nous allons le montrer.

[cdxlviii]ANTOINE D., op. cit., p. 61.

[cdxlix]Ibidem.

[cdl]Ibidem.

[cdli]HULIN M., op. cit., p. 98.

[cdlii]ANTOINE D., op. cit., p. 62.

[cdliii]Ibidem.

[cdliv]HULIN M., op. cit., pp. 101 - 102.

[cdlv]HULIN M., "Quelques suggestions relatives à l'enseignement de la physique dans le second degré", Bulletin de l'Union des physiciens", n° 730, janvier 1991, pp. 31 - 38.

[cdlvi]Ibidem.

[cdlvii]Ibidem.

[cdlviii]HULIN M., Le mirage…, p. 104.

[cdlix]Ibidem.

[cdlx]HULIN M., Le mirage…, p. 102.

NOTES

[cdlxi]Dans les Écoles centrales, abandon des méthodes philosophiques ; sous la réforme de 1902, utilisation des mathématiques en physique notamment, recours au graphique et à la fonction mathématique.

[cdlxii]Voir notre introduction.

[cdlxiii]Aux USA, le PSSC en 1956-1960, prolongé par le HPP développé en 1964 - 1968 ; en Grande-Bretagne, le Nuffield Project à partir des années 1960.

[cdlxiv]HULIN M., Le mirage……, p. 326.

[cdlxv]Voir  le numéro spécial : "Sciences à l'école : les raisons du malaise", Science et vie Hors série n°180, septembre 1992.

[cdlxvi]HULIN M., Le mirage……, p. 325.

[cdlxvii] BRULARDI J., Bulletin de la Société française de Physique,, n° 85 nouvelle série, Juillet 1992, p. 22.

 [cdlxviii] BRULARDI J., Bulletin de la Société française de Physique,, n° 86 nouvelle série, octobre 1992, p. 19.

[cdlxix]Michel Hulin (1936 - 1988) est ancien professeur de physique à l'Université Paris VI ; en tant qu'intéressé aux problèmes de l'enseignement de la physique et ayant participé à la Commission Lagarrigue, il a réfléchi aux divers problèmes de l'enseignement de la physique exposés dans son ouvrage. La richesse du propos et son ampleur n'ont pu qu'être évoqués.

[cdlxx]HULIN M., Le mirage et……", p. 327. Ce constat est également celui fait dans les formations de professeurs d'école où, selon un sondage indicatif de deux professeurs de physique (moi-même et une collègue au centre IUFM de Saint-Germain en Laye, en 1995) parmi sept classes d'une trentaine d'étudiants, 90% des étudiants manifestent leur rejet à-priori pour la discipline. Ils la confondent alors avec la physique des lycées, dont l'image est associée aux formules et aux problèmes.

[cdlxxi]A peine une dizaine d'années après la création de la commission Lagarrigue, un colloque annuel est créé à l'initiative de A. Giordan et JL Martinand dont les actes constituent aujourd'hui des références, voir notamment ici,  MARTINAND Jean-Louis et  GIORDAN André, "Diffusion et appropriation du savoir scientifique, enseignement et vulgarisation",  Actes des troisièmes journées internationales sur l'éducation scientifique,  Chamonix, 1981 ; ainsi que "Education scientifique et formation professionnelle", Actes des septièmes journées internationales sur l'éducation scientifique,  Chamonix, 1985. Voir aussi MARTINAND Jean-Louis, "Enjeux et  ressources de l'Education scientifique", Actes des quatorzièmes journées internationales sur l'éducation scientifique,  Chamonix, 1992, pp. 57 - 81 ainsi que "Le domaine didactique ; Construction des contenus et Appropriation des connaissances", Acte du colloque international Le transfert des connaissances en sciences et techniques, 4 - 7septembre 1989, Montpellier, Université Montpellier II, sciences et techniques du Languedoc, 1990, pp. 29 - 37.

[cdlxxii]Nous reprenons les arguments développés par M. Hulin, dans son exposé — qui fait date aujourd'hui — présenté au séminaire de philosophie et de mathématiques à l'École normale supérieure du 10 juin 1987. Voir "La physique ou l'enseignement impossible", Le mirage……, p. 147 - 176.

.

[cdlxxiii]HULIN M., Le mirage et……", p. 158.

[cdlxxiv]Ibidem.

[cdlxxv]HULIN M., Le mirage et……", p. 148.

[cdlxxvi]HULIN M., Le mirage et……", p. 161.

[cdlxxvii]Ibidem.

[cdlxxviii]"Chaque année, les entrées cumulées dans les laboratoires de physique fondamentale…se montent au plus à quelques dizaines dans un pays comme la France." Cité par HULIN, Op. cit., p. 167.

[cdlxxix]HULIN M., Le mirage et……", p. 173.

[cdlxxx]Voir JOHSUA Samuel, Contribution à la délimitation du contraint et du possible dans l'enseignement de la physique, (essai de didactique expérimentale), thèse d'Etat, Aix-Marseille 2, 1985.

    JOHSUA Samuel et DUPIN Jean-Jacques, Introduction à la didactique des sciences et des mathématiques, Paris, PUF, Coll. premier cycle, 1993.

[cdlxxxi]Voir à ce sujet, JOSHUA S., L'école entre crise et refondation, Ed.La Dispute, 1999. Samuel Joshua est professeur en sciences de l'éducation à l'université de Provence. Il est l'initiateur du colloque Défendre et transformer l'École pour tous tenu en 1997.

[cdlxxxii]HULIN M., Le mirage et……", p. 313.

[cdlxxxiii]Ibidem

[cdlxxxiv]Notamment Piaget, parfois remis en cause pour la formation trop limitée à la relation sujet-savoir ; Vigotsky, et l'importance des relations sociales dans l'apprentissage. On pourra se reporter à MORO C., SCHNEUWLY B. & BROSSARD M., Eds (1997) Outils et signes ; perspectives actuelles de la théorie de Vygotski; Berne, Peter Lang ; et à BROSSARD M & FIJALKOW J., Eds (1008) Apprendre à l'école : perpectives piagétiennes et vygotskiennes,  Presses universitaires de Bordeaux.

[cdlxxxv]On aura un bon panorama des conceptions sur l'apprentissage et de leur évolution dans GIORDAN A., Apprendre, Ed Belin, coll. Débats Belin,1998.

[cdlxxxvi]VERGNAUD G., BROUSSEAU  Guy, HULIN Michel, Didactique et acquisition des connaissances scientifiques, Actes du colloque de Sèvres, Grenoble, Ed. la Pensée sauvage, Collection Recherches en didactique des mathématiques, 1987.