1La plupart du temps (de façon différenciée suivant les disciplines), un enseignant accompagne son expression orale dans la classe de graphismes, de nature variable, portés sur un tableau mural. Ce qui est écrit au tableau présente en effet l’avantage d’être public et relativement durable. Bien que la gestion et la structuration du tableau constituent une pratique professionnelle quotidienne, elle ne laisse pas d’être complexe et d’exiger des décisions prises dans l’action immédiate. Nonnon (2004, p. 18) souligne à la fois la complexité de ces pratiques professionnelles, le fait qu’elles ne sont pratiquement pas réfléchies en formation des enseignants (ce sont des « objets protodidactiques », « qui relève[nt] de la routine professionnelle et qui peu[vent] s’améliorer par compagnonnage », dit-elle) et la rareté des études didactiques qui leurs sont consacrées.
2L’utilisation des dispositifs TICE, fréquente dans l’enseignement des sciences, apporte une complexité supplémentaire, dans la mesure où la projection publique au tableau de l’écran de l’ordinateur permet à l’enseignant la superposition d’informations de nature plus variée que ce qu’il peut écrire à la main, mais aussi modifiables de façon interactive.
3Nous nous intéresserons ici à ces pratiques où l’enseignant projette et/ou note au tableau ce qui lui permet de développer son discours et/ou qu’il a choisi de faire garder comme trace par les élèves. Notre objectif est de caractériser à la fois les pratiques d’inscription au tableau et leurs résultats, sous l’angle des savoirs qu’ils impliquent et désignent. L’analyse d’une situation d’enseignement-apprentissage est par nature complexe, dans le sens où Morin entend ce terme (1997) ; un seul angle d’attaque ne suffit pas (Buty, Badreddine & Régnier, 2012). Par conséquent, nous aurons recours à plusieurs éclairages théoriques pour décrire et analyser les pratiques d’inscription qu’on peut observer en classe de science. Il nous faut donc bien préciser que notre objet d’étude est le comportement de l’enseignant et non, à ce stade, les effets qu’il peut avoir sur les apprentissages, ni même principalement sur l’activité des élèves.
4Dans la complexité du phénomène que nous étudions ici, certains aspects nous paraissent saillants. L’aspect premier est, comme nous l’avons dit, l’utilisation de signes sur le tableau, qui relève selon nous du concept d’inscription emprunté à Latour (1985). Mais analyser l’utilisation de ces inscriptions doit aussi prendre en compte leurs différences potentielles de nature (à travers le concept de registres sémiotiques), leurs statuts différents à l’égard des processus de modélisation, leur insertion dans un discours multimodal tenu par l’enseignant.
5L’expression de « trace écrite » est d’un usage très fréquent dans le champ de l’enseignement (Philippot & Niclot, 2011). Son importance vient de ce qu’elle permet d’abord aux élèves de construire et d’approfondir leurs compétences, ensuite aux enseignants d’observer et évaluer les progrès de leurs élèves et enfin aux parents d’avoir un regard sur les situations et compétences travaillées en classe. Comme le dit Nonnon (2004, p. 17), « quelle que soit la richesse qu’on attribue aux échanges oraux dans la classe, c’est la présence d’une trace écrite qui aux yeux de tous, des élèves comme de l’institution, reste garante de la réalité du travail accompli ».
6Cependant, cette expression est utilisée par les praticiens avec une certaine ambiguïté : elle renvoie tantôt à ce que notent les élèves, tantôt à la planification de l’enseignant réalisée avant de commencer son cours, et tantôt encore à ce que l’enseignant note au tableau pendant l’activité. Par exemple, Salinero, François & Thillay (1996) définissent ainsi la notion de trace écrite : « par trace écrite, il faut entendre tout ce qui reste à l’élève après la leçon, écrit ou figuré, et qui constitue le témoignage de son activité et de celle de la classe ». C’est bien à ce que l’enseignant note et écrit au tableau, en rapport avec son expression orale, que Nonnon (2004) s’intéresse, au contraire ; elle désigne également ces traces écrites au tableau par le terme « inscription ». C’est ce terme que nous retiendrons, pour désigner les traces écrites au tableau par l’enseignant, non seulement parce qu’il prête moins à confusion (on n’appellerait pas inscription ce que l’élève réalise et garde par-devers lui), mais surtout parce qu’il ouvre des perspectives plus spécifiquement liées à l’enseignement des sciences, grâce à un détour par l’anthropologie des sciences et des techniques.
7Latour (1985) introduit et utilise le terme « inscription » pour désigner le produit d’une pratique qu’il considère comme caractéristique, essentielle, sine qua non, de l’activité scientifique ; les inscriptions visent à capitaliser et rassembler différentes données et épreuves expérimentales dans un même endroit, celui où elles pourront être débattues : « La “voie sûre d’une science” c’est toujours l’invention d’un nouveau mobile immuable capable de rassembler les choses en quelques points » (Latour, 1985, p. 15). En effet, pour lui, le but de l’activité d’un scientifique n’est pas uniquement d’expliquer le monde ; c’est de convaincre ses collègues de reprendre à leur compte l’explication qu’il fournit. Les inscriptions servent dans cette perspective à accumuler des preuves tangibles, qui renforceront la position argumentative de celui qui les produit ; et on ne peut pas comprendre le fonctionnement des inscriptions dans l’activité scientifique sans prendre en compte cette volonté de convaincre.
8Pour Latour, donc, les inscriptions sont des objets de toutes sortes « figure, diagramme, tableau, liste, silhouette, etc. » qui doivent être « mobiles, immuables, présentables, lisibles et combinables » pour convaincre une communauté de scientifiques. Ces cinq critères que doit satisfaire une inscription sont précisés de la façon suivante :
- Une inscription est mobile : elle a la faculté de rassembler et de « transporter des états quelconques du monde en quelques lieux » ;
- Elle est immuable : elle conserve les traces sans les détruire ou les modifier lors du transport d’un lieu à un autre ;
- Elle est présentable : elle utilise des signes pour présenter quelque chose à quelqu’un ;
- Elle est lisible : elle peut être perçue, lue et déchiffrée par quelqu’un qui a les savoirs nécessaires ;
- Elle est combinable : elle peut mettre en rapport différents éléments pour visualiser et déduire des résultats qu’on ne peut pas déduire de la vision d’un seul élément.
9On peut illustrer ces caractéristiques d’une inscription à partir d’un exemple commenté par Latour lui-même : celui du relevé de la carte de l’île Sakhaline, située entre la Sibérie et le Japon, par La Pérouse en 1787. On connaît l’anecdote : après avoir vainement tenté de passer le détroit de Tartarie avec ses deux vaisseaux, dont le tirant d’eau était trop grand, La Pérouse accoste sur Sakhaline et rencontre un groupe de pêcheurs chinois, qui lui dessine la forme de l’île sur le sable de la plage ; la mer efface le tracé ; un jeune Chinois prend alors des mains de La Pérouse son carnet de notes et dessine sur le carnet la même projection de l’île. Ce geste rend possible l’inscription scientifique. Car dès qu’elle est sur un carnet la carte devient mobile : elle pourra être emportée, en même temps que le carnet de notes, à Versailles, par Barthelemy de Lesseps, consul de France en Russie que La Pérouse avait embarqué pour servir comme interprète, et qui quittera l’expédition cet hiver 1787-1788, ramenant avec lui les notes de La Pérouse (bien lui en prendra, puisque les deux navires seront perdus corps et bien à l’été 1788) ; la carte devient immuable : nul n’en changera le tracé ; elle est présentable, donc pourra participer à la discussion scientifique à Versailles ; elle est lisible, même en l’absence de celui qui l’a établie, car elle emprunte les codes habituellement utilisés pour la projection cartographique ; elle est combinable : La Pérouse l’accompagnera de relevés de longitudes et de latitudes, ainsi que de ses observations.
10Mais ce qui constitue vraiment l’inscription scientifique, est que La Pérouse s’est assuré que son carnet parviendrait à Versailles, même si lui n’y revenait pas. C’est l’insertion dans une problématique d’argumentation qui donne sa valeur scientifique à l’inscription : « les inscriptions par elles-mêmes ne suffisent pas à expliquer le développement cognitif des sciences et des techniques ; elles le peuvent seulement lorsqu’elles améliorent d’une façon ou d’une autre la position du locuteur dans ses efforts pour convaincre » (Latour, 1985, p. 10).
11Dans la vision latourienne qui vient d’être présentée, le but d’un chercheur est de convaincre ses pairs. Nous assumerons dans cet article la transposition de cette vision au domaine de l’enseignement-apprentissage en posant que le but constitutif de l’activité d’un enseignant est de convaincre ses élèves de la validité de ce qu’il avance ; dès lors, les inscriptions qu’il utilise sur le tableau sont configurées par ce but, et héritent pour cette raison des caractéristiques latouriennes des inscriptions.
12D’autres études en éducation scientifique ont défendu l’idée que les différentes caractéristiques des inscriptions développées par Latour (1985) sont pertinentes pour l’analyse des phénomènes didactiques. Par exemple, Sandoval (2001) analyse les interactions entre élèves dans deux classes de biologie de lycée aux États-Unis, qui traitent, à partir de documents de différentes natures, une question liée à la sélection naturelle (pourquoi certains passereaux avaient survécu à une sécheresse dans les îles Galapagos en 1977). L’auteur fait explicitement référence aux catégories de Latour pour évaluer comment les élèves utilisent les données qui leur sont fournies pour étayer leurs arguments. Schreiber (2003) s’intéresse lui aux inscriptions réalisées par des élèves de primaire, en situation de résolution de problème en mathématiques (la résolution d’un système de deux équations à deux inconnues, dans l’ensemble des entiers positifs), dans un dialogue à distance médié par ordinateur. Dans ce cas les élèves produisent leurs propres inscriptions, qui peuvent être de différents types (graphiques ou numériques, plus ou moins adhérents au contexte de la question). Roth & McGinn (1998a) utilisent eux aussi les propriétés des inscriptions énoncées par Latour, avec quelques modifications, pour analyser la façon dont trois populations différentes d’individus établissent une corrélation entre deux séries de données qui leur ont été fournies (entre la quantité de lumière reçue par une zone écologique et la couverture de la zone par des ronces). Roth et McGinn mettent l’accent sur l’idée que la notion d’inscription permet d’insérer l’activité qu’elle engendre dans son contexte social, à la différence de la notion de représentation mentale, qui renvoie le problème aux capacités des individus isolés ; cela leur permet d’expliquer un résultat intéressant de leur étude : que la population 2, constituée d’étudiants en biologie de niveau licence ou master, réussit moins bien la mise en corrélation que la population 3, constituée d’élèves de grade 8 (quatrième en France) travaillant par paires et habitués à des pratiques d’investigation en biologie.
- 1 « Ils ont trouvé que les inscriptions sont utiles car elles rendent les pensées privées publiques (...)
13Ces trois travaux portent sur l’usage des inscriptions par des élèves seuls, qu’elles aient été créées par eux ou qu’elles leur aient été fournies. D’autres études ont été réalisées sur les inscriptions en tant que pratiques mobilisées par l’enseignant de sciences. Forman et Ansell (2002), par exemple, s’intéressent aux inscriptions et aux argumentations dans deux études de cas dans la même classe : l’une sur la longévité des piles électriques, l’autre sur le SIDA ; ce sont en fait deux contextualisations des mêmes savoirs de nature mathématique, l’interprétation de graphiques. Ces auteurs justifient ainsi que beaucoup de chercheurs en éducation scientifique aient prêté attention aux inscriptions telles que les présente l’anthropologie latourienne : « they have found inscriptions useful because they make private thoughts public and visible, they help foster collective classroom arguments, they can preserve a historical record of classroom activities, and they support student engagement in many of the aspects of genuine scientific inquiry » (op. cit., p. 254).1 Au cours de leur analyse, Forman et Ansell indiquent que les élèves ont parfois de la difficulté à distinguer l’inscription et son équivalent dans le monde réel (p. 261), et que c’est un des rôles de l’enseignant de les aider à faire cette distinction ; elles notent que c’était déjà un résultat du travail de Roth et McGinn (1998a). Nous ferions volontiers le rapprochement avec la problématique des processus de modélisation (voir ci-dessous). Forman et Ansell notent également que les inscriptions peuvent évoluer et être modifiées au cours de l’argumentation en classe : une même inscription peut être rendue plus abrégée ou plus élaborée ; plusieurs inscriptions peuvent être combinées ou superposées lors du développement des nouvelles idées. Ce caractère de combinaison potentielle est dû au fait que les inscriptions sont sélectives, c’est-à-dire qu’elles ne représentent qu’une partie de la réalité.
- 2 Le mot anglais employé est revoicing, qui est un peu plus général que reformulation ; voir pages 2 (...)
14Pour intéressant qu’il soit, l’article de Forman et Ansell correspond à une pratique enseignante assez différente de celle qui sera étudiée dans notre présent travail, puisqu’il s’agit dans l’étude américaine d’une intervention des enseignants au cours d’un débat entre élèves, où sont particulièrement mises en valeur leurs reformulations2. Dans notre cas, le positionnement de l’enseignant, comme on le verra, correspond plus aux pratiques traditionnelles.
15Tous ces auteurs, qui prennent Latour comme référence, ont deux points communs, qui les amènent naturellement à chercher la source de leurs théorisations sur les inscriptions dans l’anthropologie des sciences : d’une part ils adhèrent à l’idée que l’activité centrale de la pratique scientifique est l’argumentation entre pairs, et d’autre part ils cherchent à rapprocher l’activité des enseignants en science et des apprenants de l’activité des scientifiques professionnels. Les inscriptions sont, dans cette perspective, un passage obligé.
- 3 « Latour (1987) a introduit la notion d'inscription pour faire une distinction entre la notion tra (...)
16Le terme inscription est souvent associé à « représentations externes ». La précision qu’introduit le terme externe vise à éviter toute éventuelle confusion avec les représentations mentales. C’est ainsi que Roth et McGinn (1998b) indiquent « To make a distinction between the traditional cognitive science notion of representation –which connotes mental imagery and mental processes– and graphic and pictorial paper and electronic traces, Latour (1987) introduced the notion of inscription ».3
17Les inscriptions sur les écrans des ordinateurs créées par un enseignant ou par un concepteur de logiciel et qui permettent à l’apprenant d’interagir avec un contenu visé sont appelées par certains auteurs anglo-saxons « représentations externes multiples » ou « représentations éducatives » (Ainsworth, 1999, 2006 ; Schnotz & Lowe, 2003 ; Van Someren et al., 1998). Le terme multiple renvoie à l’utilisation de plus d’une représentation. Cette insistance est fondée sur l’idée que deux représentations « valent mieux qu’une », à la fois en termes de motivation de l’apprenant et en termes de profondeur de sa compréhension. Cependant Ainsworth (1999) explique que la mise en relation de plusieurs représentations co-présentes (ce qu’elle appelle la traduction) est toujours difficile pour les apprenants. Pour élucider la source de ces difficultés, elle propose de considérer que les représentations externes multiples sont utilisées pour des rôles distincts, dont elle présente une taxonomie page 134 : au premier niveau (elle propose des subdivisions), les trois fonctions des représentations externes multiples seraient 1. de jouer des rôles complémentaires, 2. de contraindre l’interprétation, 3. de construire une compréhension plus profonde. Ainsi, on ne peut que faire le rapprochement avec les théorisations de Duval (1995), que nous rappellerons ci-dessous.
18De Vries et Masclet (2013), pour leur part, notent que le terme « représentation », utilisé par beaucoup de disciplines dans des sens parfois différents, nécessite une clarification terminologique. Outre qu’ils reprennent la distinction représentation interne vs représentation externe, ils considèrent qu’une représentation externe est constituée d’une « configuration » d’inscriptions (explicitement au sens de Latour, p. 48) ; cela leur permet de proposer une typologie des représentations externes dans le travail collaboratif médié par ordinateur.
19De ces différents travaux, qui renvoient à des contextes variés, nous retenons en premier lieu la nécessité d’adopter une terminologie suffisamment précise pour désigner les objets que nous analyserons.
20L’enseignant utilise des représentations externes, tracées sur le tableau, pour étayer son discours en classe. Dans une certaine mesure, ces représentations dépendent des interactions qui se déroulent pendant la séance, bien qu’en partie elles aient été prévues par l’enseignant lors de sa préparation.
21Ces représentations sont constituées d’inscriptions, possédant dans une certaine mesure tout ou partie des caractéristiques définies par Latour (1985). La spécificité essentielle de notre contexte, que nous allons préciser dans ce travail, est que ces inscriptions évoluent au rythme des interactions entre les élèves et l’enseignant. Celui-ci construit progressivement, sur un sujet donné, une inscription globale qui passe au cours du temps par plusieurs états. Un état se différencie du suivant par une modification de l’inscription, dans certains cas par l’addition d’une partie supplémentaire à l’inscription. La question analytique qui se pose alors, et que nous traiterons sur deux cas, est de savoir comment on fait la séparation entre un état et le suivant, entre une inscription et la suivante.
22Qu’une partie de l’inscription soit obtenue par projection sur le tableau de l’écran d’un ordinateur ne change rien à ce qui vient d’être dit. Par contre cela introduit, comme nous le verrons, des possibilités supplémentaires dans les rapports entre les différentes parties de l’inscription globale, et dans l’usage que l’enseignant peut en faire. Cela soulève aussi des questions particulières pour le travail des élèves, que nous évoquerons succinctement.
23En second lieu, si l’on veut préciser les rapports qu’entretiennent les différentes parties d’une inscription, ou la modification de ces rapports, il faut caractériser la nature de ces inscriptions d’une part, et leur fonction dans l’organisation des savoirs dans le discours de l’enseignant d’autre part.
24Les apports de Duval (1995) sur les registres sémiotiques nous permettront de préciser la nature des inscriptions mises en jeu.
25Duval (1995) assigne trois fonctions aux représentations externes : une fonction d’objectivation, une fonction de communication et une fonction de computation, pour reprendre les caractérisations de De Vries et Masclet (2013, p. 47-48). Il distingue un certain nombre de types différents de représentations externes, de registres sémiotiques. Parmi ceux utilisés fréquemment dans l’enseignement des mathématiques figurent le langage naturel, les langues symboliques ou iconiques, les graphes cartésiens, les tableaux, les figures géométriques. Dans l’enseignement de la physique, les représentations externes sont également très courantes, avec des spécificités inhérentes à cette discipline. Dans le cadre de notre étude, nous nous limiterons aux registres sémiotiques qui peuvent être utilisés dans l’enseignement de l’électricité.
26- Le registre du langage naturel constitue le premier outil utilisé avant et/ou pendant l’acquisition du vocabulaire scientifique ; il peut être utilisé pour exprimer des notions de physique mais également dans d’autres situations. Le recours à ce registre pour expliquer les résultats obtenus dans d’autres registres est nécessaire pour bien en comprendre la signification ;
- Le registre algébrique mobilise des grammaires permettant d’énoncer les relations entre différentes grandeurs c’est-à-dire les expressions mathématiques, les lois. Par exemple l’expression algébrique de la tension aux bornes d’un conducteur ohmique U = R.I ;
- Le registre symbolique constitue un outil qui permet la représentation des grandeurs par des symboles. Par exemple les symboles utilisés pour évoquer le dipôle résistance-bobine (RL), les unités de grandeurs physiques (A pour ampère, V pour volt, etc.) ;
- Les graphes sont des représentations des variations des grandeurs mesurables. Ce registre permet de présenter les covariations entre grandeurs physiques, donc d’établir des relations de dépendance entre grandeurs.
27Duval distingue deux opérations possibles sur les représentations : la transformation d’une représentation externe en une autre appartenant au même registre, appelée traitement ; et la transformation d’une représentation d’un registre à un autre appelée conversion.
28Prenons par exemple la factorisation de l’expression algébrique suivante : x2 + 2.x + = (x + 1) 2. Ces deux expressions sont dans le même registre algébrique et, par consequent, cette opération est un traitement. Par contre, le passage du registre algébrique de la loi d’ohm en physique (u = R.I) à une droite, ou inversement, est une conversion entre ces deux registres sémiotiques. Ces deux opérations sont nécessaires pour l’enseignement et l’apprentissage en physique comme en mathématiques, au-delà de la particularité de chaque discipline.
29Duval (ibid.) considère enfin que la construction de la signification d’un concept ne passe pas seulement par la mobilisation de différentes représentations exprimant ce concept dans des registres sémiotiques différents, mais qu’il faut également établir des liens et une coordination entre les différents registres.
30Les éléments d’une inscription pourront donc relever d’un ou de plusieurs registres sémiotiques.
31Nous chercherons à mettre en lumière la fonction que jouent les différents éléments d’une inscription dans le discours de la classe, du point de vue du fonctionnement du savoir, essentiellement sous l’angle des processus de modélisation. Cette dernière a fait l’objet d’étude de plusieurs épistémologues (Bunge, 1975 ; Bachelard, 1979) et didacticiens (Tiberghien, 1994 ; Martinand, 1992 ; Chomat, Larcher & Méheut, 1992, etc.). Elle pose la question des rapports entre concret et abstrait et de l’articulation entre expérimental et théorique.
32Reprenant la terminologie développée par Tiberghien (1994), nous considérerons que l’activité de modélisation implique la mise en relation de différents « mondes » : le monde des objets et des événements qui réfère au monde matériel d’une part, et le monde des théories et des modèles qui réfère aux aspects théoriques et aux modèles des situations matérielles étudiées d’autre part. En effet, nous considérerons ici que la différence entre théorie et modèle joue un rôle relativement peu important dans l’enseignement des sciences dans le secondaire (Coince et al., 2008). L’établissement des liens à l’intérieur d’un même monde ou entre les mondes nécessite en premier lieu de bien faire la distinction entre ce qui relève du modèle et ce qui appartient au monde des objets et des événements (Tiberghien, 2000).
33Les éléments des inscriptions utilisées peuvent référer aux deux mondes mis en jeu dans le processus de modélisation. L’enseignant peut donc effectuer des liens entre les représentations inscrites qui renvoient à un même monde, ou entre les différents mondes dans une même inscription, ou entre les différentes inscriptions.
34La plupart des discours contextualisés, et particulièrement en classe, sont fondamentalement multimodaux ; ils s’organisent grâce à une pluralité de ressources : la parole, l’écriture, le geste.
35Sur les gestes faits en classe, de nombreux travaux ont été réalisés (par exemple McNeill, 1992 ; Kendon, 1985). McNeill (1992), notamment, propose une typologie des gestes réalisés par le mouvement des mains : les gestes iconiques qui véhiculent le contenu par leur forme et par leur mouvement ; les gestes de battements qui renforcent l’énoncé verbal ; les gestes métaphoriques, qui fournissent une expression visuelle d’une métaphore ; enfin les gestes déictiques qui montrent un certain aspect du contexte et le rendent donc saillant ; ce dernier type est lié aux gestes de pointage dans l’espace réel.
36Ce processus multimodal (gestes, regards, postures corporelles) vient accompagner ce que l’enseignant verbalise et inscrit au tableau. En particulier, le sens véhiculé par les gestes est un aspect important dans le processus de construction du sens général ; un défaut d’alignement entre les représentations, les gestes et le discours rend la compréhension difficile (Roth & Bowen, 2001). D’autant plus que, en ce qui concerne les inscriptions, le sens qui leur est attribué par les participants n’est pas intrinsèquement défini par l’inscription elle-même : il dépend du contexte dans lequel l’inscription est placée (Roth & McGinn, 1998a, p. 38), et la gestuelle définit une partie du contexte.
37Nous avons déjà spécifié les inscriptions auxquelles nous nous intéressons dans ce travail : celles qui sont réalisées au tableau lors de la projection de l’écran de l’ordinateur par l’enseignant de physique. Mais l’enseignant peut réaliser des inscriptions à différents moments d’une séance. Nous nous limiterons aux inscriptions réalisées pendant les phases de correction des activités expérimentales, pour deux raisons. D’une part, toute phase de correction est un moment où l’enseignant fixe explicitement le statut du savoir ; il est souvent amené à préciser ce que les élèves doivent retenir, à indiquer les connaissances que l’institution scolaire considère comme « exigibles » ; dans cette spécification, les procédures d’inscription jouent un rôle important. D’autre part on peut s’attendre à ce que ces phases de correction des activités expérimentales soient riches en inscriptions variées au sens où elles peuvent mobiliser différents mondes de modélisation et différents registres sémiotiques, et à ce qu’elles utilisent les TICE si les activités expérimentales y ont eu recours, ce qui est le cas dans notre corpus. Khanfour-Armalé (2008) désigne les « phases de correction des activités expérimentales » par l’anglicisme « débriefing », souvent utilisé par les enseignants et que nous utiliserons aussi par commodité.
38Les questions de recherche qui découlent de ces considérations sont les suivantes :
- Est-il légitime d’importer la notion d’inscription pour étudier les pratiques enseignantes consistant à convoquer sur le tableau de la classe des systèmes de signes variés, à l’appui du discours ?
- Comment l’utilisation d’un dispositif TICE permet-elle à l’enseignant de physique de créer des relations d’une part entre les différents mondes dans le processus de modélisation et d’autre part entre plusieurs registres sémiotiques appartenant à une même inscription ou à différentes inscriptions ?
- Peut-on proposer une catégorisation pour les inscriptions réalisées par l’enseignant de physique lors de la projection de l’écran d’un logiciel ?
39Nous allons apporter des éléments de réponses à ces questions à partir d’une étude de cas, mettant en jeu des savoirs de physique relatifs à l’électricité, portant plus précisément sur l’établissement d’un courant dans différents circuits. Nos données sont constituées par l’enregistrement vidéo de la totalité de la séquence d’électricité, dans un lycée public en France, en terminale scientifique (grade 12, des élèves de 17-18 ans). Cette séquence a été élaborée par l’enseignant de la classe, en se basant sur le contenu du BOEN de 2001.
40La séquence est structurée en trois parties (dipôle RC, dipôle RL et dipôle RLC). Chaque partie comprend plusieurs « activités ». Ce terme activité apparaît comme le reflet d’une certaine organisation pédagogique, avec un sens très courant (on le retrouve dans bon nombre de manuels), destiné à mettre en avant la participation des élèves : « la séance de TP n’est plus « à côté » du cours (comme vérification d’un résultat de cours ou introduction expérimentale à un nouveau sujet par exemple) mais elle est de même nature que les séances « de cours » du point de vue de l’apprentissage et de l’activité des élèves » (Gaidioz, Vince, & Tiberghien, 2004). Nous l’avons conservé, quoiqu’il introduise une certaine polysémie.
41Bien que cette structuration du texte du savoir en activités tende à effacer la limite entre séances expérimentales et séances de cours, l’organisation pédagogique des lycées en France dans l’enseignement des sciences impose une séparation entre les plages horaires où les manipulations par les élèves sont possibles, dans des salles spécialisées, à effectifs réduits, et les moments où toute la classe se retrouve dans une salle presque banalisée, où l’enseignant s’exprime pratiquement seul. D’où, dans la perspective des « activités », la nécessité de retours en arrière collectifs sur ce qui a été fait en séance expérimentale, de « débriefings ».
- 4 SESAMES : « Situations d'Enseignement Scientifique, Activités de Modélisation, d'Évaluation et de (...)
42Nous pouvons considérer cet enseignant comme un expert dans le sens de Tochon (1993). Il a en effet une ancienneté et une expérience certaine dans l’enseignement ; il a reçu une formation poussée en didactique des sciences (il a soutenu une thèse) et il participe à l’élaboration de séquences d’enseignement scientifique (dans le groupe SESAMES)4.
43Comme le prévoit le programme de la classe, la séquence a recours aux TICE. Deux logiciels sont utilisés : Mesure Électrique (ME) et Regressi. Mesure Électrique permet de réaliser les acquisitions de tensions variables en fonction du temps. Le traitement des données obtenues par ME peut se réaliser directement sur le graphique affiché sur l’écran, ou grâce à d’autres logiciels comme Excel, Calc ou Regressi. Ce dernier permet le traitement et la modélisation de données, qu’elles soient obtenues à l’aide d’un logiciel d’acquisition ou entrées manuellement après avoir réalisé une expérience non informatisée.
44Dans la séquence que nous avons étudiée, le recours à l’ordinateur ne se limite pas aux activités expérimentales. La pratique et l’expertise de l’enseignant lui permettent d’être à l’aise dans l’utilisation de ces outils lors des séances d’enseignement en classe entière. Ses exposés s’appuient presque toujours, et spécialement dans les parties de la séquence que nous allons analyser, sur la projection au tableau de l’écran de l’ordinateur.
45Nous avons complété nos données avec des scans des documents de l’enseignant, comportant les fiches « d’activités » destinées aux élèves, et son cahier de préparation.
46Le traitement de nos données en vue de répondre à nos questions de recherche relève de l’analyse d’un discours long, dans un contexte scolaire. La première étape consiste donc à découper ce corpus important, et à y localiser des unités de sens pertinentes, sur lesquelles porteront les analyses. La deuxième étape consiste à définir des directions d’analyse des unités ainsi sélectionnées.
47À un premier niveau, nous avons sélectionné les « moments » de la séquence qui pouvaient nous intéresser, en la découpant en « phases didactiques ». La classification retenue des phases didactiques a été adaptée de Tiberghien et al. (2007, p. 105). Elle comprend les catégories suivantes : introduction, développement du cours ou du modèle, contrôle oral de connaissances, réalisation de l’activité ou de l’exercice, correction de l’activité ou de l’exercice, et la clôture.
48Nous avons ainsi découpé en phases didactiques les enregistrements vidéo de la totalité de la séquence, en utilisant Transana5 (logiciel d’indexation et d’alignement des données audio-visuelles). Un découpage avec Transana consiste à produire un certain nombre d’extraits vidéo, des « clips » dans la terminologie du logiciel. Nous avons codé les clips avec un mot clé pour chaque phase didactique. Nous avons ensuite isolé ceux des clips codés avec le mot clé « débriefing » (pour la phase « correction de l’activité ou de l’exercice »).
49Mais une phase de débriefing peut contenir plusieurs inscriptions. La question qui se pose alors porte sur la façon de séparer les différentes inscriptions pour les analyser.
50Afin de distinguer les unes des autres, nous nous basons principalement sur la projection de l’écran de l’ordinateur, dont nous avons dit que c’était un procédé quasi permanent auquel l’enseignant avait recours. Nous considérons qu’une inscription est terminée et qu’une deuxième inscription a commencé lorsque la projection de l’écran change (El Hage, 2014). Par exemple, si l’enseignant projette un écran d’un logiciel puis arrête l’écran du logiciel et ensuite projette une diapositive, nous considérons que nous avons deux inscriptions (figures 1b et 1c). Néanmoins, dans le cas où un enseignant écrit quelque chose, quelques secondes avant de faire la projection, et s’en sert dans la description des inscriptions, nous estimons que ce qu’il écrit fait partie de l’inscription.
Figure 1a : reconstitution du schéma affiché au tableau à 0 h 32 min 16 s
Figure 1b : reconstitution du schéma affiché au tableau à 0 h 33 min 45 s
Figure 1c : copie d’écran à 0 h 37 min 54 s
Figure 1 : deux reconstitutions du schéma affiché au tableau, et une copie d’écran d’un même débriefing, mettant en jeu le critère du changement d’inscription. En passant de la deuxième reconstitution à la copie d’écran à 37 minutes, l’enseignant a effacé son tableau.
51L’enseignant peut travailler sur une inscription durant plusieurs minutes, pour la construire, pour l’expliquer, ou pour la compléter. Une inscription devient de plus en plus complexe avec sa durée de vie, car elle contient de plus en plus d’objets inscrits. Comment peut-on subdiviser une inscription ?
52Lors de la projection de l’écran de l’ordinateur, la présence de chaque représentation inscrite au tableau par l’enseignant est justifiée par une raison didactique, par un objectif d’enseignement/apprentissage. Nous regroupons l’ensemble des représentations inscrites ayant un même objectif sous le terme « état d’inscription ». Nous pouvons ainsi découper une même inscription en plusieurs états d’inscription (El Hage, 2012, 2014). Le découpage ainsi défini d’une inscription a donc une référence téléologique ; il produit des états d’inscription qui ont des buts différents, quoique reliés entre eux. Ainsi les figures 1a et 1b correspondent à deux états différents de la même inscription (qui seront les états 4 et 5 dans la première inscription analysée ci-après) : la figure 1a rappelle les données constructeurs d’une part, la théorie connue sur les condensateurs d’autre part ; la figure 1 b traduit le traitement numérique qu’on peut faire de la courbe obtenue lors des mesures, projetée à partir de l’ordinateur où les données ont été collectées.
53Une fois ainsi délimités, les états d’inscriptions observés lors des débriefings sont analysés suivant des directions qui correspondent aux éléments théoriques énoncés plus haut :
- Les processus de modélisation : les références desdits états d’inscriptions aux différents « mondes » ;
- Les registres sémiotiques : la nature des registres sémiotiques employés dans ces états d’inscriptions, leur nombre et les opérations réalisées par le discours de l’enseignant sur eux ;
- Les gestes : la façon dont ils aident à structurer les références aux inscriptions dans un discours essentiellement multimodal.
54Au cours de la séquence étudiée, l’enseignant a effectué quatre débriefings des activités expérimentales : trois activités pour le dipôle RC et une pour le dipôle RL.
55Nous avons choisi de présenter dans cet article l’analyse d’un débriefing dans chaque partie, pour diversifier les aperçus sur les inscriptions réalisées. Nous présenterons d’abord les activités prévues, à partir des documents donnés aux élèves, puis l’activité effective de l’enseignant au cours du débriefing, à partir des enregistrements vidéo.
56L’activité de TP étudiée ici, intitulée « charge d’un condensateur à courant constant, définition de la capacité », a eu lieu lors de la deuxième séance de la séquence, une séance en demi-groupes. Le débriefing a eu lieu au cours de la troisième séance de la séquence, le lendemain, en classe entière.
57Au cours de cette activité, l’enseignant réalise sur sa table un circuit correspondant au schéma de la figure 2 : un générateur de courant, un interrupteur, un condensateur, un ampèremètre placés en série, et un voltmètre aux bornes du condensateur ; puis il ferme l’interrupteur en démarrant un chronomètre ; le chronomètre et le voltmètre sont visibles par tout le groupe de TP.
58Les élèves doivent mesurer les différentes valeurs de la tension u aux bornes du condensateur, toutes les 10 secondes, et tracer la courbe de u en fonction du temps ; en exploitant cette courbe ils doivent ensuite donner les expressions algébriques de la charge accumulée sur les bornes du condensateur en fonction du temps ; enfin, ils doivent déterminer la valeur expérimentale de la capacité du condensateur en se servant de leurs mesures, et la comparer à la valeur nominale.
Figure 2 : schéma du circuit de l’activité « charge d’un condensateur à courant constant »
59Lors de cette activité, les élèves n’utilisent donc pas l’interface d’acquisition, pour la simple raison que l’établissement ne dispose pas du nombre suffisant d’alimentations à courant constant. Cependant, l’enseignant introduit la carte d’acquisition et le logiciel d’acquisition des données ME et précise les avantages par rapport à un montage classique : mêmes résultats, mais beaucoup plus de valeurs à des dates bien plus rapprochées, plus de précision. Les élèves utiliseront l’interface d’acquisition dans l’activité suivante, portant sur la charge d’un condensateur à tension constante, pendant la même séance de TP.
60Lors du débriefing de cette activité, nous avons identifié cinq objectifs dans cette inscription. Nous avons donc décomposé l’inscription en cinq états.
61Après un rappel de l’activité expérimentale de la veille, l’enseignant note au tableau ce qu’il appelle « la valeur théorique de C ». Il regarde la valeur nominale mentionnée sur le condensateur et l’inscrit au tableau : C = 1000 μF ± 20 %. Ensuite, il projette la courbe de u(t) qu’il a réalisée à l’avance, en dehors des cours, grâce à ME (voir figure 1a). Nous considérons que l’inscription commence avec cette projection. Il modélise avec Regressi (qu’il n’avait pas utilisé pendant la séance de TP) en choisissant une relation linéaire comme expression du modèle. Le logiciel lui fournit une valeur du coefficient directeur (a) de 0,039. Cette valeur est proche de celle que les élèves des deux groupes de TP avaient trouvée, avec les outils non informatisés (lecture du voltmètre et du chronomètre) : 0,044. L’enseignant inscrit, à droite de la projection, la valeur obtenue par les élèves, a expérimentale = 0,044 V.s-1.
62Cette différence permet à l’enseignant de rendre explicite le processus de modélisation : il explique aux élèves qu’elle est due à deux raisons : (1) il a utilisé la carte d’acquisition pour trouver la valeur de « a », (2) « il y a un petit décalage entre la courbe expérimentale et la courbe modélisée » car l’intensité délivrée par le générateur de courant n’est pas restée constante durant toute la durée de l’acquisition. Il invoque donc des raisons d’ordre technique.
63Nous considérons que les représentations inscrites dans cet état d’inscription sont directement liées à la projection. L’enseignant les a planifiées : c’est un objectif de l’activité qui est clairement annoncé dès le début du débriefing et, par ailleurs, le calcul de la valeur numérique de a figure dans le plan du cours de l’enseignant.
64L’enseignant change de sujet. Nous considérons ainsi que le premier état d’inscription est fini.
- 6 Selon les sens relatifs des flèches de i et de u que l’on adopte pour un dipôle, on parle de la co (...)
65L’enseignant fait appel à l’expression algébrique de la capacité (q = C.u). Il insiste sur la nécessité de toujours tracer l’icône du condensateur à côté de l’expression algébrique. Sur l’icône, il faut indiquer la signification de u et q sinon : « ça n’a aucun sens d’écrire la formule si on n’a pas fait à côté un schéma où on dit ce qu’est q et u ». En inscrivant l’icône du condensateur, l’enseignant parle de « la convention récepteur6 » et met une flèche « i » et une flèche portant le nom de « u » dans des sens opposés (figure 1b).
Figure 3 : reconstitution de la copie d’écran de l’état 2
Nous avons ajouté les deux crochets sur cette copie d’écran pour illustrer ce que nous considérons comme des représentations inscrites à côté de la surface de la projection.
66Dans cet état de l’inscription, l’enseignant lie deux registres sémiotiques situés dans le monde des théories et des modèles : le registre algébrique (q = C.u) et le registre symbolique (l’icône du condensateur ; les symbols C, i et q). Mieux : il demande aux élèves de faire cette mise en relation entre registres, en assurant que le sens réside dans la co-présence de l’équation et du schéma.
67Cet état d’inscription vise à rappeler l’expression algébrique reliant q, C et u. Ce rappel est planifié dans l’activité de l’enseignant car la relation algébrique figure dans le plan du cours de l’enseignant que nous avons collecté. Ainsi, nous considérons les représentations inscrites à côté de la projection de l’écran de l’ordinateur (courbe de u(t)) au tableau comme des représentations directement liées à la projection car l’enseignant a pour but de corriger l’activité, précisément de répondre à une question figurant dans la fiche d’activité : « donner une relation (littérale) possible entre q et u ».
68L’enseignant change de sujet. Nous considérons ainsi que le deuxième état d’inscription est fini.
69L’enseignant poursuit, et trace sur la surface de la projection l’icône d’un conducteur ohmique (figure 4). Il inscrit deux flèches pour représenter le sens de i et de u. Il précise qu’indépendamment de la nature du dipôle à étudier « cette tension-là [il pointe u], si le courant est comme ça [il pointe i], cette tension est positive si le courant est effectivement comme ça... ça c’est qu’on appelle la convention récepteur ». Il insiste : « la tension aux bornes d’un condensateur » signifie « la tension aux bornes d’un condensateur en convention récepteur ». L’enseignant change ensuite de place : il revient à droite du tableau où il avait précédemment inscrit l’expression algébrique q = C.u et précise « que c’est bien avec cette convention qu’on travaille ».
Figure 4 : reconstitution de copie d’écran de l’état 3
Nous avons ajouté des crochets pour séparer les représentations inscrites à côté de la surface de la projection des représentations inscrites sur la surface de la projection.
70Dans cet état d’inscription, l’enseignant a davantage insisté sur la signification de la convention « générateur » et de la convention « récepteur » précédemment évoquées dans l’état 2 de cette inscription. On peut considérer qu’il s’agit d’un nouvel objectif d’enseignement, d’une explication supplémentaire qu’il estime nécessaire de donner. L’enseignant reste au même niveau de modélisation, dans le monde des théories et des modèles. Par ailleurs il reprend le même registre sémiotique, iconique, qu’il avait utilisé juste avant. L’aspect nouveau est l’utilisation du caractère multimodal de son discours. Cette explication multimodale est réalisée avec deux types de gestes : (1) le pointage ou ce que McNeill (1992) appelle « diectic gesture » et (2) le geste iconique (McNeill, 1992) traduit par un mouvement du doigt et de la main de l’enseignant devant la projection de l’écran pour montrer le sens du déplacement du courant.
71Les représentations inscrites que nous venons d’évoquer, sont différentes des autres états d’inscriptions décrits ci-dessus au sens où elles ne sont pas planifiées par l’enseignant. Nous considérons ces représentations comme secondaires. Elles sont inscrites sur la surface de la projection contrairement aux précédentes. Après les avoir notées, l’enseignant retourne à droite du tableau pour reprendre et continuer ce qu’il a planifié.
72L’enseignant change de sujet. Nous considérons que le troisième état d’inscription est fini.
73L’enseignant rappelle les équations qui ont permis d’écrire q = C.u lors de l’activité en TP. Il inscrit à côté de la projection : (1) q = i.t et dit « i est le débit de charge qui est constant ; la charge que je mets sur les armatures est proportionnelle au temps qui passe », (2) q = i.u/a. L’enseignant fait une identification entre ces deux expressions mathématiques et pose ensuite C = i/a comme rapport entre deux constantes (figure 5).
Figure 5 : reconstruction de l’état 4
Les deux crochets illustrent ce que nous considérons comme des représentations inscrites à côté de la surface de la projection.
74Par son discours multimodal qui appartient au monde des théories/modèles, l’enseignant a :
- effectué une conversion entre le registre algébrique (q = i.t) et le registre du langage naturel (q et t sont directement proportionnels) ; ce faisant, il apporte une précision supplémentaire, porteuse du sens, parce qu’il précise ce que représente la lettre q et la lettre t ;
- effectué un traitement dans le registre algébrique pour déduire que C = i/a ; c’est en comparant q = (i/a).u et q = C.u qu’il a pu déduire l’expression algébrique de la capacité du condensateur ;
- tissé des relations entre l’état 2 et l’état 4 de la même inscription. Il précise que la définition générale de la capacité est q = C.u alors que C = i/a est une relation particulière qui dépend du fait qu’on utilise un générateur de courant.
75Cet état d’inscription est de la même nature que les états d’inscription 1 et 2 : les représentations inscrites sont planifiées par l’enseignant. Elles sont réalisées au même emplacement (à droite du tableau et à côté de la projection) ; elles sont directement liées à la projection car pour trouver C = i/a, les élèves doivent faire référence à la droite telle qu’elle apparaît à la gauche de l’écran.
76L’enseignant change de sujet. Nous considérons que cet état d’inscription est fini.
- 7 L’enseignant utilise systématiquement ici le terme « théorique », alors que cette valeur n’a rien d (...)
77L’enseignant calcule la valeur de C avec un marqueur rouge. Il inscrit C = i/a sur la surface de la projection ; il remplace « i » par sa valeur (50 μA) et « a » par la valeur expérimentale que les élèves ont trouvée (0,044 V.s-1) en réalisant l’expérience avec un voltmètre comme appareil de mesure et en traçant la droite à la main (§ 5.2.1). La valeur expérimentale de la capacité trouvée est 1,2.10-3 F (figure 6). Il convertit la valeur de C obtenue en microfarads pour pouvoir la comparer à la valeur « théorique7 » de C, qu’il a notée au tableau dès le début du débriefing de l’activité 2. Il déduit que la valeur trouvée appartient à l’intervalle [800 μF, 1200 μF], donc qu’elle est compatible avec les indications du fabricant.
Figure 6 : reconstitution de la copie d’écran de l’état 5
Les deux crochets illustrent ce que nous considérons comme des représentations inscrites à côté de la surface de la projection.
78L’objectif dans cet état était de calculer la valeur expérimentale de C (correspondant à la valeur expérimentale de « a » trouvée par les élèves) et de la comparer avec la valeur théorique (nominale) inscrite sur le condensateur.
79L’enseignant met ainsi en relation les deux mondes de la modélisation : il montre la compatibilité entre les résultats obtenus dans chacun des deux mondes. Il est intéressant de noter que le changement de monde de modélisation s’accompagne d’un changement de couleur du marqueur utilisé par l’enseignant : il écrit avec le marqueur noir quand il travaille dans le monde des théories/modèles, et avec le marqueur rouge pour calculer la valeur expérimentale de la capacité du condensateur, dans le monde des objets et des événements. Nous pensons que le changement de la couleur du marqueur est un critère significatif pour l’attribution du type de l’état d’inscription. Par ailleurs l’enseignant a relié le premier état d’inscription (valeur de a, valeur « théorique » de C) à l’état actuel.
80Les représentations inscrites, analysées dans cet état, sont directement liées à la projection. L’enseignant avait planifié de trouver la valeur de C en se servant de la valeur de a (état 2) trouvée par les élèves et de la comparer avec la valeur « théorique ». Les représentations inscrites à la surface de la projection sont directement liées à la projection contrairement aux objets inscrits dans l’état 3.
81L’enseignant change la projection de l’écran de l’ordinateur et efface le tableau (efface les représentations inscrites sur la surface de la projection seulement). Par conséquent, la première inscription est terminée.
82À l’occasion de l’analyse de cette inscription, nous avons pu mettre en œuvre, de façon articulée, différents éléments théoriques pour comprendre les enjeux de savoir qu’elle présentait : les processus de modélisation, les registres sémiotiques, la multimodalité du discours tenu par l’enseignant. Ce discours a établi des liens multiformes entre les niveaux de modélisation, ou différents registres sémiotiques ; il a impliqué un ensemble de gestes professionnels indiquant l’expérience de l’enseignant.
83Cette analyse a montré, par ailleurs, que les états d’inscription ne sont pas tous de la même nature. Nous en avons repéré deux sortes : (1) les états qui sont directement nécessaires pour la correction de l’activité, et qui semblent avoir été planifiés par l’enseignant ; nous les appellerons de type A ; (2) ceux qui permettent d’apporter des informations supplémentaires par rapport à la projection, et qui ne sont vraisemblablement pas planifiés par l’enseignant, mais qui émergent dans l’interaction ; nous les appellerons de type B. Ce critère de planification peut-être difficile à appliquer ; le cahier de préparation de l’enseignant peut apporter des indications. Nous allons chercher, dans la deuxième inscription étudiée, à fonder cette distinction de manière plus assurée.
84Après avoir présenté les caractéristiques principales de l’activité 3 de la partie RL de la séquence, nous analyserons la première des inscriptions apparues au cours de son débriefing. La séance de travaux pratiques, pendant laquelle l’activité 3 a été réalisée, a eu lieu au cours de la 8e séance de la séquence, et le débriefing en a été fait lors de la 9e séance, le lendemain.
85Dans la première partie de l’activité 3 (l’établissement du courant dans un dipôle RL), les étudiants doivent :
- réaliser l’expérience (figure 7) et effectuer une acquisition des données de i(t) à l’aide du logiciel ME, ensuite modéliser la courbe sous Regressi ;
- déterminer la valeur expérimentale de l’inductance (Lexp) en se servant des valeurs calculées par Regressi ;
- vérifier que la constante de temps du phénomène, notée classiquement τ, est l’abscisse du point d’intersection de la tangente à l’origine à la courbe et de son asymptote ;
- calculer l’intensité à la date τ, et vérifier cette valeur sur la courbe en utilisant un outil de pointage de Regressi, dénommé « réticule ».
Figure 7 : schéma du circuit à réaliser lors de l’établissement du courant dans l’activité 3
86Cette inscription a été réalisée lors de la projection de l’écran de Regressi par l’enseignant. Nous l’avons découpée en trois états d’inscriptions. Nous détaillons chaque état dans les paragraphes suivants.
87Après avoir rappelé que les étudiants, pour l’établissement du courant dans une bobine, avaient réalisé une modélisation, l’enseignant projette deux courbes de i(t) (figure 8a), réalisées avec deux valeurs différentes de l’inductance, qu’il a enregistrées à l’avance. Il explique que la présence d’une bobine dans le circuit retarde l’établissement du courant par rapport à un circuit ne contenant qu’une résistance (générateur, résistance, interrupteur) ; la courbe obtenue dans ce cas serait différente : « on aurait zéro au moment où on ferme le circuit avec l’interrupteur puis tout d’un coup/voilà » ; l’enseignant trace cette courbe sur la projection, avec les mêmes axes de i et de t (figure 8 b).
Figure 8a : copie d’écran des deux courbes projetées au tableau blanc
Figure 8b : copie d’écran des deux courbes projetées où se superpose la courbe (tracée à la main) correspondant à une résistance seule
Fig. 8 : deux copies d’écrans à différents moments du même état d’inscription, état 1.
88Dans cet état, l’inscription de la courbe sur la surface de la projection, dans le même système d’axes que les deux autres courbes, permet de comparer dans un même registre sémiotique (le registre graphique) l’allure des différentes courbes obtenues avec les deux types de circuits. Mais l’enseignant, par sa verbalisation rappelée plus haut, a assuré une conversion partielle entre le langage naturel et le registre graphique. Cette conversion est partielle, car elle met en relation un énoncé et deux caractéristiques de la courbe : son origine et sa montée brusque ; mais elle passe sous silence une autre caractéristique : toutes ces courbes ont la même asymptote.
89Le discours de l’enseignant qui a accompagné les représentations inscrites dans le premier état d’inscription indique qu’il avait prévu de comparer l’allure de la courbe dans un circuit contenant une bobine et l’allure de la courbe obtenue dans un circuit avec une résistance ; nous pouvons faire l’hypothèse que l’enseignant avait planifié d’inscrire cette courbe à ce moment de l’inscription.
90L’enseignant change de sujet. Nous considérons ainsi que cet état d’inscription est terminé.
91Au cours du deuxième état d’inscription, nous observons une influence directe des interactions verbales qui se déroulent dans la classe, sur les tracés au tableau. L’enseignant commence par poser la question suivante aux élèves : « quel est le circuit qui a permis d’enregistrer ça et d’obtenir les courbes projetées ? » sachant que l’interface utilisée ne mesure que des tensions. Avant même d’écouter les réponses des élèves, l’enseignant pose une autre question tout en traçant un schéma du circuit avec un feutre vert : « pourquoi ça [il trace un circuit constitué d’un générateur de tension, une bobine et un interrupteur] ne permet pas d’obtenir des courbes de ce genre ? » [l’enseignant montre les courbes projetées]. Cette reformulation semble indiquer que l’enseignant a conscience que sa question initiale est trop difficile : sa deuxième formulation limite l’ampleur de ce qu’il demande aux élèves ; en même temps, le tracé du circuit sert à fixer les idées sur ce dont il est question, et à faciliter la résolution de la question posée. Il obtient alors une réponse correcte d’un élève, qu’il valide par répétition : « nous avons besoin d’une résistance ». L’enseignant ajoute l’icône de la résistance dans le circuit et fait apparaître le branchement de l’interface aux bornes de ce composant (figure 9). Il écrit la relation entre la tension et le courant (UR = R.i) et déduit ainsi qu’il est possible de mesurer l’intensité.
Figure 9 : reconstruction du deuxième état de l’inscription
92Jusqu’à ce point, les questions posées (par l’enseignant) étaient en partie rhétoriques, et relevaient du cours dialogué. Mais un élève demande pourquoi on ne pourrait pas brancher l’interface aux bornes de la bobine. C’est pour y répondre que l’enseignant inscrit l’expression de U aux bornes d’une bobine à côté du schéma, en disant : « aux bornes de la bobine la tension est ri + Ldi/dt. Je mesure quelque chose de proportionnel à i et à sa dérivée. Comment je vais faire pour extraire i ? ». La phrase « Je mesure quelque chose de proportionnel i et à sa dérivée » nous paraît intéressante à commenter, car elle fait plusieurs choses à la fois : elle assure d’abord la conversion entre le registre algébrique et le langage naturel, en apportant du sens par le terme « proportionnel » ; de plus elle établit une relation entre le monde de la théorie/modèle (une équation) et le monde des objets/évènements (en parlant du processus de mesure, qui implique d’isoler i de sa dérivée, comme l’indique la phrase suivante).
93Dans cet état d’inscription, la multimodalité du discours de l’enseignant intervient une fois de plus. L’enseignant a utilisé les gestes parallèlement au langage naturel, « vous devez avoir en tête ce schéma [il désigne de la main le schéma du circuit électrique] qui correspond à ça [il désigne de la main les courbes] ». Ces gestes déictiques permettent à l’enseignant de relier les graphes au schéma du circuit. On peut considérer qu’avec ces gestes, l’enseignant veut renforcer les liens et la conversion entre ces deux registres.
94Nous considérons que les nouvelles représentations inscrites (le circuit) avec un marqueur vert, dans la surface de la projection et à proximité des courbes, sont directement reliées à la projection. Ce lien est renforcé par les gestes de l’enseignant mettant en relation directe le circuit et la courbe. Pour autant, une partie de cette représentation n’était pas planifiée, celle qui correspond à la question d’un élève, l’expression de la tension aux bornes de la bobine.
95L’enseignant change de sujet. Nous considérons ainsi que cet état d’inscription est terminé.
96L’enseignant pose alors une question supplémentaire par rapport à l’activité 3 : trouver en régime permanent l’expression de la tension aux bornes de la résistance d’une part, et du courant (i0) d’autre part. Pour répondre à cette question, l’enseignant commence à écrire la loi d’additivité des tensions lors de l’établissement du courant pour trouver Ur = E-UL. Il trace l’allure de i(t) et déduit l’expression de i0 (figure 10). L’enseignant trace également des flèches supplémentaires avec un marqueur rouge (entre les bornes de la résistance et de la bobine), sur le circuit déjà tracé en vert, et écrit à côté de ces flèches les expressions algébriques valides en régime permanent pour les tensions aux bornes de la bobine et de la résistance (figure 10).
Figure 10 : reconstruction du troisième état
Les deux crochets illustrent ce que nous considérons comme des représentations inscrites à côté de la surface de la projection.
97Dans cet état d’inscription l’enseignant a :
- effectué une conversion entre l’expression algébrique (I = E/r+R) et l’allure de la courbe i(t) ;
- établi une relation entre, d’une part, les icônes de la résistance et de la bobine dans le schéma du circuit en vert et, d’autre part, les expressions algébriques ;
- établi une relation entre les expressions algébriques notées sur le circuit en rouge pour le régime permanent et les expressions notées en vert qui correspondent au régime transitoire.
98Dans ce cas, l’enseignant a offert aux élèves une opportunité d’apprentissage qui consiste à voir sur un même circuit, autour des mêmes icônes, les expressions algébriques en régime permanent et en régime transitoire, et à marquer leurs différences de statuts en utilisant deux couleurs d’écriture différentes.
99Nous estimons que les représentations inscrites sont secondaires par rapport à la projection. L’enseignant a annoncé qu’il va résoudre une question supplémentaire : « je vais résoudre une question supplémentaire liée à la troisième activité, c’est une question des exercices d’ailleurs ». Cette qualification de secondaire est confirmée par d’autres paramètres spécifiques : la couleur du marqueur utilisée qui est différente, la place où la question est inscrite et le fait que l’enseignant ait effacé toutes les représentations inscrites à côté du circuit.
100L’enseignant change de sujet. Nous considérons que cet état d’inscription est terminé, et l’inscription également.
101L’inscription que nous avons étudiée ici est constituée de trois états.
102Dans ce débriefing, l’enseignant a souvent relié les deux mondes de la modélisation. Les objets inscrits ont enrichi le savoir en jeu. L’enseignant a essayé de présenter simultanément un ensemble de registres sémiotiques qu’il a reliés par différentes opérations. Cette mise en relation est facilitée par la multimodalité de son discours.
103Nous avons remarqué que, assez systématiquement, les objets inscrits qui ont des rapports différents avec la projection, le sont avec différentes couleurs. De même, dans ce débriefing, nous avons remarqué que la place des objets inscrits par rapport à la surface de projection ne permet pas à elle seule de déduire la relation entre les objets inscrits et la projection.
104Nos questions de recherches portaient sur les points suivants : l’intérêt de la notion d’inscription pour une étude didactique des pratiques d’écriture au tableau ; les spécificités des TICE dans ce domaine, en particulier les mises en relations qu’elles facilitent ; la possibilité d’un début de typologie des inscriptions.
105Nous espérons, grâce à ces analyses, avoir montré que l’analogie entre l’activité enseignante et l’activité scientifique que véhicule le terme latourien « inscriptions » est fondée : dans les phénomènes discursifs que nous avons analysés, l’enseignant, par divers moyens combinés – et les inscriptions qu’il réalise sont des moyens puissants – vise à convaincre les élèves. Cette combinaison se joue sur plusieurs plans, distincts mais co- et inter-agissant : les processus de modélisation, les registres sémiotiques, la multimodalité discursive, et les liaisons que ces niveaux impliquent. Par ailleurs, les exemples que nous avons pris montrent que les caractères fondamentaux, que Latour attribue aux inscriptions, s’appliquent aux graphismes que nous avons discutés : ils sont mobiles, parce qu’ils transportent en classe entière des résultats d’expériences réalisées en travaux pratiques, et immuables dans ce transport ; ils sont présentables aux élèves et lisibles par eux ; ils sont combinables, et c’est bien cette combinaison que réalise l’enseignant quand il les présente en classe en écrivant à côté des équations, des valeurs numériques, des schemas, etc. Dans ce cadre, les TICE, et particulièrement les technologies d’acquisition informatiques de valeurs de mesure, apportent des avantages réels : l’outil qui sert aujourd’hui à l’enseignant pour la présentation de résultats expérimentaux est le même que celui qui a servi hier aux élèves pour les acquérir. Par là, l’usage des TICE semble de nature à renforcer considérablement la force de conviction de l’exposé de l’enseignant. Pour aller au-delà de cette hypothèse, il faudrait analyser les effets produits sur les apprentissages ou sur la perception de l’activité par les élèves, ce qui sort du cadre de cet article.
106Cependant, il nous faut soulever ici un problème qui n’a guère été mentionné dans ces analyses, dont il n’était pas l’objet. Projeter une courbe expérimentale acquise par ordinateur, modéliser son équation par Regressi, écrire des schémas ou des équations au tableau à côté de cette courbe, ou la compléter manuellement par des valeurs ou des constructions, c’est facile pour l’enseignant au tableau, c’est peut-être moins facile pour l’élève sur son cahier. Or ce cahier est le support que l’élève va rapporter chez lui pour travailler les contenus enseignés, a fortiori dans les phases de débriefing auxquelles nous nous sommes intéressés. Le décalage éventuel entre les contenus projetés et discutés en classe et les notes des élèves est un champ de recherches potentielles intéressant et important. Ici affleure une limite méthodologique de l’étude : nous analysons principalement le discours de l’enseignant en classe, mais en ne prenant en compte qu’une caméra pointée sur l’enseignant, une bonne part des réactions des élèves – que l’enseignant, lui prend en consideration – nous échappe. Dès lors, inférer les raisons pour lesquelles l’enseignant prend sur le champ telle ou telle décision (d’inscrire telle ou telle chose au tableau), devient plus délicat. D’autres études (Baddredine, 2009) ont d’ailleurs montré que la reconstitution des décisions prises en classe par l’enseignant devait se faire sur une échelle de temps plus longue que celle de la simple séance.
107D’un point de vue analytique, nous avons montré que la décomposition d’une inscription en états d’inscription tels que nous les avons proposés, est opératoire. Nous avons distingué deux types d’états d’inscriptions en nous basant sur le discours de l’enseignant et le contexte. Le premier concerne les états d’inscriptions qui sont en rapport direct avec la projection, nous les appelons « type A ». Le deuxième concerne les états d’inscriptions qui apportent des informations supplémentaires par rapport à la projection et qui ne sont pas en rapport direct avec elle. Nous appelons ce dernier « type B ». Dans certains cas, des indications supplémentaires par rapport au discours peuvent confirmer le type d’états d’inscription : la place des objets inscrits au tableau (à côté de la projection, sur la projection, en dessous des inscriptions d’un type précis, etc.) ; le changement de la couleur du marqueur utilisé pour réaliser les inscriptions (les inscriptions d’un même type sont réalisées avec le marqueur de même couleur) ; le caractère provisoire de certaines représentations. Ces indications supplémentaires peuvent confirmer le type d’inscription, sans présenter une systématicité absolue, à cause de la complexité et du nombre des paramètres influençant les pratiques enseignantes (et nous retrouvons sous cet angle les limites méthodologiques mentionnées plus haut). D’autres exemples sont disponibles dans El Hage, 2012.
108Cette première catégorisation des états d’inscription reste certes à affiner, par exemple en analysant des inscriptions dans d’autres phases didactiques, et en multipliant les études de cas sur d’autres enseignants de physique, voire des enseignants d’autres disciplines scolaires. Cependant, ce type d’analyses nous semble aller dans le sens de la préoccupation exprimée par Nonnon (2004) sur le peu de recherches faites sur les inscriptions laissées par l’enseignant au tableau, dans le cadre de la didactique des sciences. Un autre point nous semble ne pas devoir être négligé : cette méthodologie d’analyse des inscriptions incorpore la prise en compte des verbalisations, dans un objet d’étude intégré.
- 8 Une claire conscience de cette cohérence éviterait par exemple de laisser figurer au tableau des ré (...)
109On peut ainsi envisager de développer une grille d’analyse plus détaillée, de chercher si à plus long terme les différents types d’inscriptions et leurs usages peuvent influencer les apprentissages, et aussi de transposer ces résultats en formation des enseignants. Au stade très élémentaire où nous sommes parvenus, il nous semble par exemple intéressant d’attirer l’attention des futurs enseignants sur la cohérence interne à une inscription8, sur sa subdivision en « états » orientés par des objectifs d’apprentissage, sur les possibilités qu’offre une inscription maîtrisée de tisser un ensemble de liens entre des niveaux de modélisation et/ou entre des registres sémiotiques diversifiés.
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