Un apport de l'histoire des sciences pour l'enseignement des phénomènes liés à la pression

A contribution of history of science for teaching pressure-related phenomena

• Auteur / Autrice : Anne Le Mézo-Boulais
• Direction : Cécile de Hosson, Nicolas Décamp
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Didactique des disciplines - Physique
• Date : Soutenance le 15/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Savoir, sciences, éducation (Paris ; 2019-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de didactique André Revuz (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Autain Kermen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ricardo Lopes Coelho, Laurence Maurines
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Autain Kermen, Valérie Merle-Munier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sciences -- Histoire

Enseignants -- Formation

Physique -- Étude et enseignement

Pression

Mots clés libres

Didactique

Reconstruction didactique

Histoire des sciences

Correspondances historiques

Pression

Formation des enseignants

Didactics

Didactic reconstruction

History of science

Historical letters

Pressure

Teacher training

Résumé

Le concept de pression se formalise de façon variable selon l'échelle de description et l'état (statique ou dynamique) du fluide étudié. En contexte scolaire, la pression est majoritairement introduite en tant que grandeur décrivant, au niveau macroscopique, des systèmes statiques. Malgré ce cantonnement aux situations d'équilibre, de nombreuses difficultés de compréhension ont été mises au jour par des recherches en didactique. Si quelques propositions ont déjà été soumises afin d'améliorer l'enseignement des phénomènes liés à la pression, l'état de l'art montre que beaucoup de difficultés recensées dans la littérature demeurent sans solution. Par ailleurs une reconstruction historique de l'émergence du concept de pression au XVIIe siècle révèle une représentation mécaniste de la nature qui contraste avec la représentation hydrostatique contemporaine. Or, une enquête empirique préliminaire met en évidence une corrélation entre la compréhension d'une situation impliquant un liquide au repos et son appréhension par ces deux représentations cumulées. Ainsi l'histoire des sciences apparaît comme un outil prometteur dans la perspective d'améliorer l'enseignement des phénomènes liés à la pression. Cette recherche consiste donc en une reconstruction didactique, c'est-à-dire en l'élaboration d'une ressource basée sur l'histoire des sciences pour enseigner la pression. Un corpus de correspondances sur les questions du vide et de la pesanteur de l'air au XVIIe siècle a été élaboré. Le choix de ce matériau privilégié est gouverné par la volonté de proposer une ressource permettant de définir des objectifs autres que conceptuels, notamment améliorer l'image que les élèves ont de la NoS (Nature of Science). L'appropriation et la transformation du corpus par les enseignants ont été analysées dans le cadre de l'approche documentaire du didactique. Il résulte de cette dernière étude que les exploitations faites par les enseignants sont principalement à visée culturelle, et véhiculent une image édulcorée de la NoS.

The concept of pressure is formalized in a variable way according to the scale of the description and the state (static or dynamic) of the studied fluid. In a school context, pressure is mainly introduced as a quantity describing, at the macroscopic level, static systems. Despite this confinement to situations of equilibrium, many difficulties of understanding have been brought to light by research in didactics. While some proposals have already been submitted to improve the teaching of pressure-related phenomena, the state of the art shows that many difficulties identified in the literature remain unsolved. Moreover, a historical reconstruction of the emergence of the concept of pressure in the 17th century reveals a mechanistic representation of nature which contrasts with the contemporary hydrostatic representation. However, a preliminary empirical investigation highlights a correlation between the understanding of a situation involving a liquid at rest and its apprehension by these two cumulated representations. Thus history of science appears as a promising tool in the perspective of improve the teaching of pressure-related phenomena. This research therefore consists of a didactic reconstruction, that is to say, the development of a resource based on the history of science to teach pressure. A corpus of letters on the questions of vacuum and the gravity of the air in the 17th century has been drawn up. The choice of this privileged material is governed by the desire to offer a resource making it possible to define objectives other than conceptual ones, in particular to improve the image that students have of the Nature of Science (NoS). The appropriation and the transformation of the corpus by teachers were analyzed within the framework of the documentary approach of didactics. It follows from this last study that the exploitations made by teachers are mainly for cultural purposes, and convey a watered-down image of NoS.