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Le sismographe mécanique : une image d'Épinal ? Construction d'une signification partagée d'un instrument et potentialités didactiques associées

The mechanical sismograph: a clichéd image? Construction of a shared signification of an instrument and associated didactic potentialities
Jérôme Santini and Gérard Sensevy
p. 37-62

Abstracts

We analyze the moment of the introduction of the seismograph in the study of earthquakes in primary school. The two investigated teachers introduce it with explicative gestures. These teachers present with an ostension the general working of a distant instrument, a mechanical seismograph, as analogous to the particular working of a well-known tool, a piece of chalk or a pen. This operation of “reduction to the particular” makes vizualisable the working of the sismograph: the stylus of the seismograph during an earthquake behaves like the piece of chalk, or the pen, in the teacher’s hand during a shaking. We analyze with Eco the march of thought which will make a student understand the analogy. We compare with the explanation, which is also analogic, of the working of a modern seismometer given by the seismologist Bernard in reference to the relative movement of a passenger in an elevator. We conclude in favor of a better relevance of the mechanical seismograph in the study of earthquakes in primary school.

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Full text

1D’une première étude d’un corpus de quatre séances de géologie au cours moyen (4e et 5e primaire, élèves de 9-10 ans), nous avons inféré deux grands types de conceptions des séismes par les élèves (Santini, 2007). La première est littéralement celle du tremblement de terre : l’observateur sent la terre trembler et voit les dégâts des secousses. Seuls les macroséismes existent dans cette conception. Les secousses s’expliquent par un mécanisme souterrain (par exemple, un choc tectonique) ou non. Nous qualifions cette conception de macrosismique. La deuxième grande conception du séisme est celle d’une activité géodynamique qui s’enregistre par des pics sur un sismogramme. Cette définition du séisme envisage macroséismes et microséismes. Elle n’est plus dépendante de la seule perception humaine du phénomène. Le séisme s’explique par un mécanisme uniquement souterrain, qui peut être le même que dans la première conception, mais qui est plus ou moins perceptible en surface. Nous qualifions cette conception de sismographique. Une reprise de ce corpus de quatre séances nous a amenés à étudier l’introduction, par le professeur, dans les séances de classe du sismographe mécanique. En effet, les nouvelles actions disponibles qui lui sont associées font de ce moment un moment de rupture avec la conception macrosismique vers la conception sismographique. C’est ce moment particulier que nous analysons dans cet article et dont nous discutons les implications didactiques, notamment à partir de la qualification « d’image d’Épinal » du sismographe mécanique par Bernard, sismologue reconnu, dans un ouvrage de vulgarisation (2003, p. 42). Nos questions de recherche concernent alors la manière dont professeurs et élèves s’y prennent pour construire, ensemble, une signification partagée d’un instrument qui n’est pas présent dans la classe, ainsi qu’une comparaison des deux instruments (sismographe versus sismomètre) dans leurs potentialités didactiques.

1. Éléments de cadrage théorique et méthodologique

1.1. La théorie de l’action conjointe en didactique

2La théorie de l’action conjointe en didactique se fonde sur la primauté de la grammaire de l’action (au sens de Wittgenstein, 2004) pour étudier les situations d’enseignement et d’apprentissage. Pour le dire autrement, cette théorie vise à comprendre l’action didactique par la description de la logique interne des pratiques étudiées. Pour ce faire, nous utilisons une modélisation de l’action didactique dans un système de cinq types de jeux de savoirs : 1) un jeu didactique générique qui s’actualise dans 2) des jeux d’apprentissage spécifiques du savoir en jeu, 3) un jeu épistémique source qui modélise une pratique sociale de référence (Martinand, 1986) et qui se compose 4) de jeux épistémiques élémentaires et, enfin, à l’articulation didactique/épistémique, 5) des jeux épistémiques émergents, en actes, de l’action didactique.

3La notion de jeu didactique s’adosse à celle de jeu de langage (Wittgenstein, 2004). Elle décrit les nécessités, logiques et génériques, de la relation didactique fondée sur un enjeu de savoir. Ce jeu comprend deux positions de joueurs, l’élève et le professeur, asymétriques vis-à-vis du savoir. L’élève gagne au jeu didactique s’il s’approprie l’enjeu de savoir, et le professeur gagne si l’élève gagne. Pour ce faire, le professeur exprime certaines des choses qu’il sait pour faire agir l’élève, mais il doit également être réticent, c’est-à-dire en taire d’autres, afin que l’élève puisse prendre des initiatives. En somme, la grammaire du jeu didactique est celle d’un jeu de savoir, coopératif et asymétrique entre professeur et élève, inscrit dans une dialectique d’expression et de réticence du professeur.

4Dans cette modélisation, le jeu didactique s’actualise dans une succession temporelle de jeux d’apprentissage, chacun spécifique de l’enjeu de savoir du moment dans la relation didactique et, à la fois, tributaire de la grammaire générique du jeu didactique. La description d’un jeu d’apprentissage rend compte de ce que le professeur fait faire à la classe en termes de règles définitoires (comment joue-t-on à ce jeu ?), de règles stratégiques (comment gagne-t-on à ce jeu ?) et de stratégies plus ou moins gagnantes (que font les élèves pour gagner, ou essayer de gagner ?). L’analyse du déroulement d’un jeu d’apprentissage se fonde sur les catégories théoriques de contrat didactique, de milieu didactique, du système de leurs genèses (chronogénèse, topogénèse, mésogénèse) et de celui des fonctions professorales (définir, dévouer, réguler, institutionnaliser) (Sensevy, 2011b).

5Symétrique du jeu didactique, le jeu épistémique source décrit la grammaire d’une pratique scientifique qui sert de référence extérieure pour l’enseignement d’un savoir. Pour l’étude menée dans cet article, le jeu épistémique source est le jeu géologique (décrit dans Santini, 2013). Il a pour enjeu une reconstruction de l’histoire de la Terre qui puisse en expliquer les événements et phénomènes géologiques. Il se joue à partir des traces de cette histoire ainsi que d’analogies, ou de transformations, qui permettent de conceptualiser un temps et un espace géologiques incommensurables avec ceux de l’expérience humaine.

6Les jeux épistémiques élémentaires sont au jeu épistémique source ce que les jeux d’apprentissage sont au jeu didactique, c’est-à-dire des jeux à la fois plus spécifiques d’un enjeu de savoir déterminé et sous la coupe d’une grammaire plus générique. À la différence des jeux d’apprentissage, ils n’entretiennent pas entre eux une relation temporelle, mais systémique. Un jeu épistémique source se comprend ainsi comme un système de jeux épistémiques élémentaires.

7Enfin, les jeux épistémiques émergents rendent compte des usages avec les savoirs que les élèves sont susceptibles de s’approprier par leur participation aux jeux d’apprentissage. Ce sont des usages en actes, dont les élèves peuvent vivre l’expérience dans le déroulement des jeux d’apprentissage, et c’est en ce sens qu’ils sont caractérisés comme émergents de l’action didactique, car intrinsèquement liés à la manière dont elle progresse. Dans l’analyse didactique, les jeux épistémiques émergents ont un rôle d’objet de comparaison avec les jeux épistémiques élémentaires afin de déterminer ce que les élèves ont pu s’approprier de la pratique sociale qui fait référence, et dans quelle mesure ils ont pu le faire.

1.2. La sismométrie

8Au sein des sciences de la Terre et de l’Univers, la sismométrie est la science dont l’objet est la détection et la mesure de l’activité sismique du sol (Wielandt, 2002). Loin d’être une science annexe dans l’étude des séismes, la sismométrie fait partie intégrante de la sismologie actuelle et, dans nos sociétés modernes, tout un chacun a pu être confronté à un enregistrement de séisme, plus ou moins brut ou vulgarisé selon la situation. L’importance de la sismométrie dans l’étude des séismes est telle que Ben-Menahem date le début de la sismologie comme science avec le premier enregistrement connu d’un séisme par Ernst von Rebeur-Paschwitz en 1889 (Ben-Menahem, 1995, p. 1202). Dewey et Byerly (1969) et Agnew (2002) considèrent également cette première publication (Rebeur-Paschwitz, 1889) de l’enregistrement d’un séisme (cf. figure 1) comme un moment-clef dans l’étude des séismes.

Fig. 1 : premier enregistrement de séisme connu (Rebeur-Paschwitz, 1889, p. 295)

Fig. 1 : premier enregistrement de séisme connu (Rebeur-Paschwitz, 1889, p. 295)

9L’importance de ce premier succès et, par la suite, du développement de la sismométrie se retrouve dans des travaux menés en épistémologie des sciences. En effet, Latour (2005) a montré le poids des inscriptions dans le travail en laboratoire. L’enregistrement de séismes relève de ce travail d’inscription et permet une étude du phénomène que l’observation ou le compte-rendu n’autorisent pas. Dans cette perspective, Hacking (2006) réhabilite le statut de l’appareil dans le laboratoire de sciences en l’envisageant comme un nouveau type d’acteur au côté des scientifiques. Pour toutes ces raisons, l’enregistrement des séismes nous apparaît au cœur de leur étude.

10En didactique des sciences, la question de l’enregistrement des séismes peut se comprendre en suivant la distinction opérée par Martinand (1998) entre phénoménotechnique, phénoménographie et phénoménologie. La phénoménotechnique va concerner les appareils utilisés pour l’enregistrement des séismes et les enregistrements eux-mêmes. La phénoménographie va correspondre à une première lecture naïve du fonctionnement des appareils et des enregistrements. Dans ce sens, la figure 1 peut être interprétée comme l’événement sismique. Dans une lecture seconde, équipée du modèle scientifique, la phénoménologie correspond à une interprétation de la figure 1 comme l’enregistrement, sur le lieu de l’appareil, d’une onde provoquée par un séisme distant. C’est également le cas lorsque l’on va passer de la lecture d’enregistrements de séismes non perçus par les hommes comme du bruit à la caractérisation de microséismes (Dewey & Byerly, 1969). Dans cet article, le recours aux notions de phénoménotechnique, phénoménographie et phénoménologie nous apparaît utile pour rendre compte de la construction, dans la classe, d’une signification de l’instrument. Par la suite, les relations construites (ou pas) entre phénoménotechnique, phénoménographie et phénoménologie vont contribuer au référent empirique, au monde des objets et des événements qui va être travaillé dans le processus de modélisation (Sensevy & Santini, 2006, p. 181-182).

11Dans notre perspective de modélisation de l’activité scientifique en sismologie, nous avions jusqu’à présent envisagé un jeu épistémique, relativement générique, pour rendre compte de la sismométrie et que nous avions défini comme « mesurer les événements sismiques » (Santini & Sensevy, 2014). Les études des auteurs cités dans cette sous-partie nous amènent à considérer plusieurs jeux épistémiques élémentaires, plus spécifiques, pour modéliser l’action scientifique en sismométrie. Deux nous semblent essentiels. Si l’on suit Ben-Menahem (1995) et Agnew (2002) dans leurs études historiques, un premier jeu épistémique élémentaire peut se caractériser comme enregistrer graphiquement l’activité sismique du sol à l’aide d’un appareil sensible aux vibrations. Ce premier jeu épistémique élémentaire relève de la phénoménotechnique au sens cité plus haut. Un enregistrement comme celui princeps de la figure 1 peut alors donner lieu à une lecture aisée dans la mesure où les pics correspondant au séisme enregistré se détachent nettement. Nous sommes alors dans le domaine de la phénoménographie. Si nous considérons maintenant, à la fois, la question phénoménologique et la découverte des microséismes, nous pouvons caractériser un deuxième jeu épistémique élémentaire consistant à identifier les ondes sismiques parmi les traces produites par l’enregistrement graphique de l’activité sismique. Bien évidemment, ces deux jeux épistémiques ne peuvent rendre compte à eux seuls de l’activité scientifique du sismologue et demandent à fonctionner avec d’autres jeux épistémiques élémentaires, par exemple de développement d’appareils d’enregistrement, d’installation de ces appareils ou encore de leur calibrage (tels que la synthèse de Wielandt, 2002, permet de l’envisager). Toutefois, dans la perspective de cet article, ces deux jeux épistémiques élémentaires nous semblent nécessaires et suffisants pour l’analyse didactique de nos données de classe.

1.3. Analogie et gestualité en didactique des sciences

12L’analogie a longtemps été tenue hors du champ scientifique, voire carrément considérée comme anti-scientifique, et sa réhabilitation dans les sciences et dans l’enseignement des sciences est moderne (Treagust, et al., 1992 ; Aubusson, Harrison & Ritchie, 2006b). Si la valeur heuristique de l’analogie est aujourd’hui reconnue en didactique des sciences, cette reconnaissance se double d’une mise en garde vis-à-vis de l’analogie comme une « épée à double tranchant » (Harrison & Treagust, 1993, 2006). Ainsi, l’usage didactique d’une analogie peut amener à faire apprendre des éléments de savoir corrects mais également des éléments de savoir erronés. À titre d’exemple, nous pouvons considérer une analogie fréquemment employée dans les classes qui consiste à dire que la structure concentrique de la Terre ressemble à celle d’un œuf. La coquille de l’œuf représente alors la croûte terrestre, le blanc représente le manteau et le jaune le noyau. Cette analogie est bien à double tranchant : si elle permet d’apprendre une succession d’enveloppes terrestres et une idée de leurs proportions respectives, elle peut également amener à croire que le manteau est liquide alors que ce n’est pas le cas. Dans ce sens, Crépin-Obert (2011) montre ainsi que l’usage d’analogies peut se constituer en un obstacle épistémologique.

13De même que l’analogie, l’importance du corps dans les sciences a pu longtemps être sous-estimée au profit de l’esprit. Dans un travail récent, Mialet (2014) a montré le rôle essentiel que joue le corps dans l’activité scientifique à partir de l’étude du cas de l’astrophysicien Stephen Hawking. En raison de sa paralysie presque totale, Stephen Hawking est régulièrement présenté comme l’archétype du savant en tant que pur esprit. Bien au contraire, la recherche de Mialet montre qu’une étude suivie de Hawking rend visible l’importance du corps dans les parties essentielles du travail scientifique que Hawking est obligé de faire réaliser par d’autres. À partir de ce nécessaire intérêt pour le corps dans l’activité scientifique, nous centrerons notre propos sur la gestualité. En didactique des sciences, Givry et Roth (2006) ont pu montrer que les gestes jouent également un rôle dans l’enseignement et l’apprentissage des sciences. Dans le cadre de la théorie de l’action conjointe en didactique, nous comprenons le rôle joué par les gestes du professeur dans une double sémiose (Sensevy, 2011b, p. 191-193). Une première sémiose correspond à reconnaître tel geste du professeur comme significatif et une seconde sémiose consiste alors à interpréter ce geste dans une signification proche de celle voulue par le professeur. Sensevy illustre ce processus de double sémiose à partir de l’adage populaire « le sage montre la lune, l’imbécile regarde le doigt ». Si une première sémiose consiste bien à attribuer au geste du sage la signification de regarder la lune, une seconde sémiose consiste alors à regarder la lune comme le sage la regarde, c’est-à-dire comme un satellite en sciences ou comme faite de fromage dans une perspective plus onirique.

  • 1 Pour autant, nous ne considérons pas que le rôle des gestes en didactique des sciences se limite à (...)

14Analogie et gestualité peuvent se rencontrer. Ainsi, en géologie, il est courant d’utiliser les mains dans une analogie avec les déplacements des plaques tectoniques. Singer, Radinsky et Goldman (2008) ont d’ailleurs pu montrer comment l’élaboration de la compréhension des concepts de subduction, rift et orogenèse s’actualise d’abord dans des gestes avant d’être mise en mots. En didactique de la physique, Bécu-Robinault (2015), à partir des travaux de Mc Neill (1992), travaille à comprendre le rôle des gestes, notamment dans un rôle d’analogie, dans l’action didactique. In fine, nous considérons que, parmi les gestes produits par le professeur dans son intention d’enseigner, certains peuvent avoir valeur d’analogie1.

1.4. Éléments méthodologiques

  • 2 Le lecteur pourra noter une évolution de cette grille par rapport à la première publiée (Santini, 2 (...)

15Notre perspective théorique en didactique est actionnelle, c’est-à-dire que nous considérons que le processus d’enseignement-apprentissage doit être étudié dans le déroulement de l’action. Ceci nous engage dans le choix d’une méthodologie qui puisse rendre compte de l’action didactique telle qu’elle se déploie dans les classes. Nous faisons le choix de suivre une méthodologie clinique/expérimentale du didactique ordinaire (Schubauer-Leoni & Leutenegger, 2002). Dans ce sens, notre travail porte sur des séances de classe dans lesquelles les chercheurs n’interviennent pas dans le travail du professeur et qui, pour cette raison, sont qualifiées d’ordinaires. Notre étude est clinique dans la mesure où notre analyse procède par faisceaux d’indices pour produire des résultats. Enfin, la méthodologie employée comporte une dimension expérimentale (au sens de Schubauer-Leoni & Leutenegger, op. cit.) car notre dispositif place les professeurs dans des situations de filmage et d’entretiens qui ne leur sont pas habituelles. En particulier, lors du premier entretien, nous demandons aux deux professeurs de s’accorder sur un objet de savoir géologique commun des programmes officiels pour les séances filmées, chacun étant libre par la suite de mener ses séances comme il l’entend. P1 et P2 choisissent les séismes. À partir de ce choix, nous bâtissons une grille d’analyse épistémique (Buty, Tiberghien & Le Maréchal, 2004) de la sismologie au cycle 3 pour équiper notre étude des séances de classe. Nous reproduisons cette grille en annexe et nous renvoyons à deux précédents articles de la revue (Santini, 2010 ; Santini & Crépin-Obert, 2015) pour plus de détails2. De manière succincte, notre usage de cette grille vise à préparer l’analyse didactique des séances de classe en analysant, à partir de la littérature scientifique et de la littérature professionnelle, les relations entre théorie/modèle et objets/événements dont l’enseignement vise la construction par les élèves.

16Pour l’étude de cet article, notre terrain de recherche se compose de deux classes : une classe de CM2 (5e primaire, élèves de 10 ans) d’un professeur P1 novice et une classe de CM1-CM2 (4e-5e primaire, élèves de 9-10 ans) d’un professeur P2 expérimenté et maître-formateur. Du point de vue de l’enseignement des sciences, le professeur P1 est un professeur novice dans la mesure où il s’agit de sa première année d’exercice comme titulaire et qu’il n’a pas suivi un cursus universitaire scientifique. Nous considérons le professeur P2 comme expérimenté car il a plus d’une vingtaine d’années d’ancienneté, est maître-formateur et est régulièrement sollicité dans sa circonscription pour l’enseignement des sciences. Notre choix d’étudier deux professeurs dans des moments très contrastés de leur carrière est volontaire. La comparaison des deux, dans une approche comparatiste en didactique (Mercier, Schubauer-Leoni & Sensevy, 2002), nous semble propice à analyser la contingence et le nécessaire dans les techniques professorales. En effet, si une même technique est utilisée par le novice et par l’expert, nous avons là un indice permettant de penser que cette technique peut relever du nécessaire.

  • 3 Ce corpus a déjà fait l’objet d’une étude dans un article de Santini (2007). Cette première étude n (...)

17Notre corpus de données se compose de films de séances de classe et d’entretiens avec les professeurs. Le recueil de données a été conduit entre mars et juin 20053, selon la chronologie qui suit. Tout d’abord, nous conduisons un premier entretien, semi-directif, avec les deux professeurs et avant les séances de classe. Ce premier entretien a pour objectif que les deux professeurs s’accordent sur un point de géologie dans les programmes officiels pour les séances filmées et qu’ils échangent sur leur anticipation de ces séances. Ensuite, nous filmons deux séances consécutives pour chaque professeur avec une caméra fixe grand-angle, à l’arrière de la classe, reliée à un micro-cravate fixé sur le professeur. Les séances sont filmées dans leur intégralité, et elles sont retranscrites in extenso en utilisant les normes de Vion (2000). Enfin, nous conduisons, à partir des films des séances, un entretien d’auto-analyse pour chaque professeur et, plus tard, un entretien d’analyse croisée entre les deux professeurs. Nos entretiens d’auto-analyse et d’analyse croisée s’inspirent des dispositifs d’auto-confrontation simple et croisée (Clot et al., 2001), mais ils s’en démarquent également par le primat que nous accordons à la grammaire de l’action en complément de celui de l’intrinsèque (Sensevy, 2011 a, pp. 286-288). Pour le dire autrement, nous accordons tout autant d’importance dans notre analyse de l’action didactique à sa signification pour les acteurs (primat de l’intrinsèque) qu’aux logiques et nécessités de l’action didactique (primat grammatical). Ces entretiens d’auto-analyse et d’analyse croisée se font à partir d’une sélection d’extraits vidéo préalablement et indépendamment sélectionnés par les professeurs et les chercheurs. Pour le choix des extraits, la consigne donnée aux professeurs est volontairement très ouverte : il s’agit pour eux de sélectionner les extraits qui les intéressent, quelle qu’en soit la raison. Concernant les chercheurs, les extraits sélectionnés se veulent être significatifs de l’avancée du temps didactique dans la classe. Lors des entretiens, les extraits sont visionnés en suivant la chronologie des séances, indifféremment du fait qu’ils aient été choisis par les professeurs ou les chercheurs. Enfin, l’analyse des verbatim est une analyse qualitative itérative qui suit, au fur et à mesure d’un visionnage multiple des données filmiques, un raffinement progressif des hypothèses (Engle, Conant & Greeno, 2007) de réponse à nos questions de recherche et qui s’adosse à une analyse épistémique de la sismologie à ce niveau d’enseignement (cf. annexe).

2. Étude de cas des séances de classe de deux professeurs

2.1. Le fonctionnement du sismographe dans la classe du professeur novice P1

18La première séance de P1 est consacrée à l’étude de macroséismes à partir du manuel de la classe (Tavernier & Lamarque, 1996b). La deuxième séance débute par un bref rappel de la précédente sous la forme d’un dialogue professeur-élèves. Un élève lit un paragraphe du manuel à voix haute : « Quelques-uns [séismes] seulement sont violents ; ils peuvent avoir des conséquences dramatiques. La plupart sont de faible amplitude ; ils sont seulement perçus par des appareils d’enregistrement très perfectionnés. » (ibid., p. 126). P1 arrête la lecture et demande :

36 P1 Personne n’a entendu parler d’un appareil qui permet de mesurer l’intensité d’un séisme ?
37 LE C’est une espèce de machine avec une feuille et une espèce de crayon
38 P1 Oui + machine avec une feuille et une espèce de crayon
39 LE Et quand le séisme et quand il y a un séisme et ben la terre elle bouge et ça fait bouger le crayon
40 P1 Et ça fait bouger le crayon
41 LE Et plus c’est et plus le séisme et plus le crayon il monte
42 P1 Très bien + regardez page 125 + page 125 on nous parle des appareils d’enregistrement
  • 4 37LE renvoie au tour de parole n° 37 et dont est le locuteur est LE. E désigne un élève non-identif (...)

19L’élève LE explique le fonctionnement du sismographe par un principe de solidarité de mouvement entre le « crayon » du sismographe et les mouvements du sol. P1 fait écho à LE en reprenant à l’identique les termes de LE machine avec une feuille et une espèce de crayon (37LE4 et 38P1) et et ça fait bouger le crayon (39LE et 40P1). P1 donne aussi deux fois son avis oui (38P1) et très bien (42P1). En doublant les déclarations de LE et en les valorisant, P1 partage sa position de celui qui sait ce qu’il y a à apprendre, l’instant de cet épisode, avec LE. La connaissance de LE rencontre les attentes de P1 à cet instant de la chronogénèse. P1 double et valorise les déclarations de LE de telle sorte qu’un bref instant c’est à lui qu’échoit, dans la topogénèse, le rôle du discours expositif de transmission du modèle enseigné. LE est ici un élève chronogène (Sensevy, 1998) : c’est son action qui fait avancer le temps didactique. P1 revient alors à la lecture d’un extrait du manuel qu’il complète dans les tours de parole suivants.

60 P1 La force donc plus le stylo + enfin plus la marque est grande [P1 suit le sismogramme du doigt sur le manuel) plus le sol tremble d’accord [figure la terre qui tremble avec l’autre main] la terre tremble alors regardez un peu comme c’est fait alors il y a une feuille avec un long stylo un bras un peu en fer là [P1 agite son bras] avec une pointe + tout le monde voit ?
61 LE Enfin il y a un rouleau et ça tourne
62 P1 Voilà et donc on peut voir les vibrations ça va alors […]

20Dans le premier tour de parole (60P1), P1 produit pour les élèves une ostension avec des gestes et un renvoi à un sismogramme et une photo de sismographe (cf. figure 2).

Fig. 2 : sismographe et sismogramme (© R. Tavernier & J. Lamarque, Science et technologie. CM, 1996, Bordas, 1996, p. 125)

Fig. 2 : sismographe et sismogramme (© R. Tavernier & J. Lamarque, Science et technologie. CM, 1996, Bordas, 1996, p. 125)

21Ces gestes mettent en évidence de manière dynamique les relations entre les éléments du modèle du fonctionnement du sismographe : P1 suit le sismogramme avec son index droit tout en énonçant plus la marque est grande (60P1) et, dans le même tour de parole, il figure les secousses du sol avec sa main gauche plus le sol tremble (60P1). Inversement, P1 énonce la terre tremble (60P1) et agite son bras pour montrer le mouvement d’un long stylo (60P1). LE précise que le rouleau de papier tourne en même temps (61LE). P1 approuve voilà et précise une nouvelle possibilité du sismographe on peut voir les vibrations (62P1).

22À la fin de la séance, un élève pose une question inopinée : C’est quoi les sismographes (410E). P1 répond : Les sismographes c’est les appareils qui enregistrent les secousses tu sais avec le stylo + c’est bon allez on range (411P1). Dans un raccourci de langage, P1 répond à la question de E par une définition en acte du sismographe c’est les appareils qui enregistrent les secousses tu sais avec le stylo (411P1). Si nous considérons maintenant les extraits précédents, nous notons que le fonctionnement du sismographe y est explicité à chaque fois par une référence à un outil scripteur familier des élèves, que ce soit un crayon ou un stylo.

23Nous modélisons alors la partie de séance de classe dédiée au sismographe mécanique comme un jeu d’apprentissage qui consiste à expliquer le tracé produit par un sismographe mécanique comme la trace sur un rouleau d’un stylo qui suit les secousses du sol. Le fonctionnement de ce jeu d’apprentissage repose sur une analogie : un sismographe enregistre graphiquement un séisme comme un stylo qui tracerait une ligne horizontale et qui, en même temps, suivrait les mouvements du sol. Gagner à ce jeu d’apprentissage requiert ainsi d’interpréter correctement cette analogie en tirant parti des énoncés et des gestes du professeur. En gagnant à ce jeu d’apprentissage, les élèves sont alors susceptibles de jouer à un jeu épistémique émergent consistant à interpréter une analogie entre un sismographe et un stylo suivant les mouvements du sol à partir d’un complexe de signes discursifs et gestuels. Une interprétation correcte de cette analogie rend capable d’établir des relations de causalité et de proportionnalité entre le tracé du sismographe et l’activité sismique du sol. À leur tour, ces relations sont nécessaires pour le jeu épistémique élémentaire enregistrer graphiquement l’activité sismique du sol à l’aide d’un appareil sensible aux vibrations que nous avons caractérisé plus haut. La participation au jeu d’apprentissage permet donc d’apprendre de l’analogie des éléments de savoirs utiles à un jeu épistémique élémentaire de la sismologie.

2.2. Le fonctionnement du sismographe dans la classe du professeur expérimenté P2

24Dans les séances de P2, nous identifions deux moments de débats collectifs successifs : le premier portant sur les caractéristiques d’un séisme et le deuxième sur la mesure de l’intensité d’un séisme. P2 reprend alors les différents éléments de débat qui ont montré la nécessité d’une échelle indépendante du contexte pour présenter le sismographe. Cependant, P2 ne commence pas par une explicitation de son fonctionnement mais par un travail d’étymologie un petit peu de français là ce suffixe graphe (515P2). S’ensuivent des exemples (graphique, photographe, orthographe, radiographie) notés au tableau. P2 demande qu’est-ce que ça peut vouloir dire graphe (523P2) puis donne un indice :

542 P2 En maternelle quand les enfants ils écrivent on ne dit pas qu’ils font de l’écriture ils font du
543 E [plusieurs] : graphisme
544 P2 Graphisme [P2 écrit « graphisme » en alignant le g avec ceux d’orthographe et de photographe]
545 P2 ça veut dire quoi graphe ça veut dire
546 E Écrire
547 E Dessin
548 P2 Écrire si tu veux ou dessiner écrire alors [P2 fait une accolade derrière sismographe, orthographe, photographe et sismographe et écrit « écrire »]
549 E Photo écrire ça veut dire quoi
550 P2 Écriture par la lumière parce que photo c’est la lumière parce que les photos c’est la lumière qui rentre dans l’appareil photo bon plus maintenant avec l’appareil photo numérique mais avant c’était ça euh orthographe c’est l’écriture de la langue bon alors ortho je ne vous dirai pas mais et sismographe c’est l’écriture et sismo c’est de la famille de quoi d’après vous
551 E Système
552 AL Séisme
553 P2 Peut-être de
554 AL Séisme
555 P2 Séisme
556 E Système
557 P2 Non non c’est avec un y
558 AN Aussi sismologie
559 P2 Sismologie c’est l’étude des séismes donc effectivement sismo ça vient de séisme et graphe d’écrire le sismographe c’est donc un engin qui écrit le séisme […]

25Au terme de cet extrait, la référence au monde de l’écriture est explicite et les élèves disposent d’une première définition du sismographe c’est donc un engin qui écrit le séisme (559P2). Nous rapprochons cet énoncé de celui de P1 c’est les appareils qui enregistrent les secousses tu sais avec le stylo (411P1). Ces deux énoncés renvoient au monde de l’écriture comme référence pour expliquer/comprendre le fonctionnement du sismographe. Quelques tours de paroles plus tard, P2 présente un transparent rétroprojeté (cf. figure 3) qu’il commente.

Fig. 3 : sismographes (© R. Tavernier & J. Lamarque, Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire, Bordas, 1996, p. 429)

Fig. 3 : sismographes (© R. Tavernier & J. Lamarque, Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire, Bordas, 1996, p. 429)
593 P2 Bon voilà donc vous voyez celle-là est fixée dans le sol et celle-là cette machine-là donc le sismographe sert à mesurer au plus ça bouge [mouvements horizontaux avec les deux mains] au plus les traits qui sont tracés [P2 montre sur le schéma projeté au tableau] avec sur le cylindre au plus les traits vont être
594 E Grands
595 P2 Grands et ça permettra de mesurer l’intensité donc si ça bouge un petit peu si ça bouge un petit peu il y a un petit il y a un rouleau comme ça avec un stylet si ça bouge un petit peu ça va faire des petits traits si ça bouge beaucoup ça va faire des grands traits [P2 figure le rouleau par son poing fermé et le stylet par une craie tenue par l’autre main au-dessus du poing et qui se balance]
596 PL Maître ça se peut que ça fasse comme ça entier
597 P2 Et c’est avec ça qu’on fait les degrés degré un degré deux
598 PL Degré douze
599 P2 C’est très sensible hein peu importe c’est attaché avec un fil vous voyez ça c’est pour c’est la même machine sauf que elle est toujours fixée dans le sol sauf que là c’est quand la terre bouge comme ça vous voyez que le stylet là ce n’est pas un stylet comment on appelle ça je ne sais pas enfin moi j’appellerai ça le stylet qui va mesurer il va bouger dans ce sens-là [mouvements verticaux du bras avec craie horizontale dans la main] puisque c’est pour mesurer quand les mouvements de la terre [mouvements verticaux de l’autre bras] sont sont comment
600 E De haut en bas
601 E Verticaux

26P2 commence par mettre en relation les mouvements du sol au plus ça bouge (mouvements horizontaux avec les deux mains) et le tracé au plus les traits qui sont tracés (montre sur le schéma projeté au tableau) (593P2). Puis, face aux élèves, il se sert d’une craie pour montrer comment le tracé se fait si ça bouge un petit peu ça va faire des petits traits si ça bouge beaucoup ça va faire des grands traits (595P2) en représentant le stylet par une craie tenue d’une main qui se balance au-dessus de l’autre main fermée pour représenter le rouleau de papier. Enfin, P2 montre avec un bras tenant une craie le mouvement du stylet lors d’un séisme représenté par des mouvements de l’autre bras (599P2). Dans son discours accompagné de gestes, P2 propose une ébauche du fonctionnement du sismographe. C’est une ostension de P2 en direction des élèves. Les élèves peuvent donc se représenter le fonctionnement du sismographe à la fois par les images rétroprojetées, les explications de P2 et ses gestes. P2 produit ici une conception du sismographe à l’intention des élèves.

27Nous modélisons l’action didactique dans la classe de P2 dans une succession de deux jeux d’apprentissage : 1) retrouver la fonction d’un sismographe par son étymologie et sans en avoir de représentations et 2) expliquer le tracé produit par un sismographe mécanique comme la trace sur un rouleau d’une craie qui suit les secousses du sol. Le premier jeu d’apprentissage prépare le second en rendant sensible, dans une séance de sciences, le monde de l’écriture. Le second jeu d’apprentissage de P2 est relativement similaire au jeu d’apprentissage analysé dans la séance de P1. Il fonctionne sur une même analogie entre écriture et enregistrement des séismes, si ce n’est que P1 utilise le stylo et P2 la craie. Cette ressemblance nous conduit à redoubler pour P2 notre analyse du jeu d’apprentissage de P1. Gagner au second jeu d’apprentissage de P2 peut rendre capable de jouer à un jeu épistémique émergent qui consiste à interpréter une analogie entre un sismographe et une craie suivant les mouvements du sol à partir d’un complexe de signes discursifs et gestuels. Interpréter cette analogie nécessite de construire des relations de causalité et de proportionnalité entre le tracé du sismographe et l’activité sismique du sol, relations que l’on retrouve dans le jeu épistémique élémentaire enregistrer graphiquement l’activité sismique du sol à l’aide d’un appareil sensible aux vibrations. Dans ce qui suit, nous discutons cette ressemblance de jeux d’apprentissage entre P1 et P2.

3. Reprise et discussion des analyses de séances de classe

3.1. Des jeux d’apprentissage similaires basés sur une analogie avec l’écriture

28Une comparaison (cf. tableau 1) de nos analyses précédentes des classes des professeurs P1 et P2 montrent que le monde scolaire de l’écriture (craie, stylo, graphisme) est en filigrane dans le travail sur le fonctionnement du sismographe.

Tableau 1 : comparaison du travail sur le fonctionnement du sismographe dans les classes des professeurs P1 et P2

Jeux d’apprentissage dont l’enjeu est le fonctionnement du sismographe Jeux épistémiques émergents du déroulement de ces jeux d’apprentissage Jeu épistémique élémentaire de la pratique sociale de référence, afférent aux deux colonnes précédentes
Professeur P1 Expliquer le tracé produit par un sismographe mécanique comme la trace sur un rouleau d’un stylo qui suit les secousses du sol Interpréter une analogie entre un sismographe et un stylo suivant les mouvements du sol à partir d’un complexe de signes discursifs et gestuels Enregistrer graphiquement l’activité sismique du sol à l’aide d’un appareil sensible aux vibrations
Professeur P2 1) Retrouver la fonction d’un sismographe par son et sans en avoir de représentations
2) Expliquer le tracé produit par un sismographe mécanique comme la trace sur un rouleau d’une craie qui suit les secousses du sol
Interpréter une analogie entre un sismographe et une craie suivant les mouvements du sol à partir d’un complexe de signes discursifs et gestuels

En gras : éléments appartenant au monde scolaire de l’écriture

29Le tableau 1 fait apparaître une similitude entre l’action du novice P1 et l’action de l’expert P2. Similitude que souligne P2 lors de l’entretien d’analyse croisée Moi c’est pareil j’y pense parce que je te vois [sur le film de la séance] faire les mêmes gestes que j’ai faits moi (cf. infra 170P2). Tous deux présentent directement le sismographe de manière magistrale à partir d’une analogie avec un stylo. Tous deux produisent une ostension du fonctionnement de l’instrument en direction des élèves en activant une pluralité de registres ostensifs : l’oralité (déictiques), la gestualité (mouvements de la main et du bras), la trace (schémas ou photographies) et la matérialité (crayon, stylo et craie). Dans notre analyse des jeux d’apprentissage, nous pouvons nous rendre attentifs à l’importance des registres de la gestualité et de la matérialité. Ils sont le support d’une phénoménologie qui permet de construire les phénomènes microsismiques par l’utilisation du sismographe. L’activation de ces deux registres renvoie l’élève à un monde familier, et d’autant plus à l’école, celui de l’écriture. Si on fait bouger la table d’un élève en train d’écrire, celui-ci sait que ce mouvement se retrouve dans son écriture. En ce sens, les gestes de P1 et de P2 accompagnant leurs énoncés sur le fonctionnement du sismographe sont des gestes à valeur d’analogie avec le monde de l’écriture. Par une ostension à partir d’un outil scripteur courant, les professeurs présentent le fonctionnement général d’un instrument lointain, le sismographe, comme analogue à celui particulier d’un objet proche, le stylo ou la craie. Cette opération de réduction au particulier (Cartwright, 1999 ; Sensevy et al., 2008) rend visible le mécanisme du sismographe : le stylet du sismographe lors d’un séisme se comporte comme la craie dans la main du professeur si on le secoue.

30Nous identifions avec Eco (2006) cette dernière proposition comme une « métaphore par analogie » (ibid., p. 152). Par ailleurs, Aubusson, Harrison et Ritchie (2006a) analysent que toutes les analogies sont également des métaphores mais que la réciproque n’est pas vraie. Cette distinction nous permet d’analyser l’analogie utilisée par P1 et par P2 à partir du travail de Eco (2006) sur la métaphore, et d’autant plus sur la métaphore par analogie. Eco note les métaphores par analogie sous le formalisme A/B = C/D, c’est-à-dire ici stylet/sismographe = craie/professeur, ce qui revient à dire que le stylet entretient avec le sismographe le même rapport que la craie avec le professeur. Cette analogie met alors en œuvre « un jeu de ressemblances qui entre en interaction avec un jeu de dissemblances » (ibid., p. 153). De telle sorte que, pour paraphraser Eco (ibid., p. 154), il est impossible de ne pas voir, de manière incongrue, un sismographe écrivant avec une craie ou bien un professeur faisant des ratures lors d’un séisme. Le processus cognitif qui va permettre de comprendre l’analogie est un processus « où les traits qui ne coïncident pas peuvent tomber tandis que les traits communs se renforcent. » (ibid., p. 154). C’est en ce sens qu’Eco attribue à l’analogie une fonction cognitive.

  • 5 Nous reprenons la notation d’Eco consistant à mettre en deux traits verticaux le mot, ou le syntagm (...)

31L’analogie |la craie du sismographe|5 pourrait apparaître triviale, peu cognitive, « fermée » écrit Eco. On pourrait considérer qu’elle ne requiert pas de réel travail intellectuel pour la désambiguïser. Trivialité que réfute Eco :

« L’analyse fait comprendre qu’aucune métaphore n’est “fermée” dans l’absolu, sa fermeture est pragmatique. Imaginons un usager naïf de la langue qui la rencontre pour la première fois. Il sera pris dans un jeu de tentatives et d’erreurs comme celui qui désambiguïserait pour la première fois » (ibid., p. 182).

  • 6 Nous ne nions pas, pour autant, que cette analogie ait pu être auparavant désambiguïsée en dehors d (...)

32C’est le cas avec |la craie du sismographe|, l’enseignement au cycle 3 marquant le début du curriculum de géologie. Intéressons nous alors à l’élève de CM1/CM2 comme l’usager naïf dont parle Eco6. Quel peut être le cheminement qu’il va mettre en œuvre pour désambiguïser |la craie du sismographe| ? Pour répondre à cette question, nous représentons les substantifs |craie| et |sismographe| comme le propose Eco.

Tableau 2 : analyse sémiotique de l’analogie |la craie du sismographe| suivant Eco (2006)

|x| Forme
(aspect de x ?)
Agent
(qui produit x ?)
Matière
(de quoi est fait x ?)
Propos
(à quoi sert x ?)
|craie| cylindrique technique minéral transcrire mouvement poignet
rigide traces sur un tableau
blanc
|sismographe| géométrique technique encre transcrire mouvement Terre
articulé plastique traces des microséismes
métal mesurer activité sismique
papier

33Cette manière de représenter |craie| et |sismographe| nous permet de mettre en évidence quels sont les traits communs de ces deux objets à renforcer pour désambiguïser l’analogie |la craie du sismographe|. Il s’agit ici pour l’élève de rapprocher la craie et le sismographe dans leurs finalités : ce sont tous deux des objets de transcription et les transcriptions dont il est question sont toutes deux des transcriptions de mouvements. Le fait que ce soit la trace de deux mouvements différents, mouvements de la main pour la craie et mouvements de la Terre pour le sismographe, est un trait à ignorer, à « narcotiser » écrit Eco. Ainsi, dans l’interprétation de l’analogie, privilégier la ressemblance dans la transcription de mouvements et narcotiser, entre autres, la différence d’origine de ces mouvements permet de comprendre que l’activité graphique du professeur puisse enregistrer par une trace de la craie un séisme fictif.

34Nous en arrivons alors à l’élément central de la thèse d’Eco sur la métaphore :

« Quoi qu’il en soit, on a trop longtemps pensé que pour comprendre les métaphores il fallait connaître le code (ou l’encyclopédie) : la vérité, c’est que la métaphore est l’instrument qui permet de mieux comprendre le code (ou l’encyclopédie). C’est là le type de connaissance qu’elle réserve. » (ibid., p. 189).

  • 7 Dans l’épistémologie des sciences qu’il développe, Fleck considère qu’« autour de chaque configurat (...)

35Ailleurs, Eco montre comment l’encyclopédie est un modèle plus opératoire du fonctionnement de la langue que celui du code par les renvois qu’autorise une encyclopédie d’un monde à l’autre. C’est d’ailleurs le cas dans la |craie du sismographe| : cette analogie nous renvoie, à la manière d’une encyclopédie, du monde du sismographe à celui de l’écriture et c’est dans ce renvoi que réside sa fonction cognitive. Ce processus peut se comprendre comme un voir comme (Wittgenstein, 2004) : le sismographe doit être vu comme un individu qui écrit et fait des ratures lors des séismes pour une désambiguïsation correcte de la métaphore. Ce voir comme est une orientation de la perception, « une perception dirigée associée à l’assimilation intellectuelle et factuelle correspondante de ce qui a été ainsi perçu » (Fleck, 2005, p. 172), que nous considérons avec Fleck comme caractéristique d’un collectif de pensée. Ainsi, les extraits de corpus étudiés nous apparaissent comme des moments auroraux de l’entrée des élèves dans un cercle exotérique7 (Fleck, ibid.) du collectif de pensée sismologique. Moments auroraux où les professeurs visent à obtenir une perception du sismographe conforme à celle du collectif de pensée sismologique et qui va permettre une rupture avec une conceptualisation du séisme réduite aux macroséismes.

36Enfin, nous notons également que les deux professeurs commettent la même erreur : ce n’est pas le stylet qui bouge mais le bâti, grâce à une mise en œuvre du principe d’inertie. Nous retrouvons ici le « double tranchant » de l’usage des analogies dans l’enseignement (Harrison & Treagust, 2006) qui peut amener à faire apprendre des éléments erronés. En effet, la confusion entre les mouvements du stylet et du bâti ignore la nécessité d’une « masse inerte » et d’un « aimant amortisseur » (cf. figure 3) pour assurer le bon fonctionnement de l’instrument. Or, la métaphore |la craie du sismographe| rend possible cette erreur. À la suite de Eco (op. cit.), cela nous engage à rechercher une désambiguïsation de cette métaphore qui permette de comprendre le principe d’inertie à la base du fonctionnement du sismographe. Pour ce faire, une alternative consisterait à considérer le support de l’activité graphique (le cylindre enregistreur, le tableau pour la craie ou la feuille pour le stylo) dans la métaphore, ainsi que le problème que résout le principe d’inertie (si l’outil scripteur et le support graphique bougent tous les deux avec les secousses, il n’est pas possible de rendre compte des mouvements du sol). Dans cette perspective, l’utilisation d’une métaphore comme |la secousse d’un tracé rectiligne| nous semble favorable. La désambiguïsation de cette métaphore consiste à voir le tracé des mouvements du sol par un sismographe comme les ratures d’un tracé rectiligne sur une feuille secouée. C’est alors la feuille qui bouge, et pas la personne qui écrit, de la même manière que c’est le bâti du sismographe qui bouge et pas son stylet. En outre, la métaphore |la secousse d’un tracé rectiligne| peut permettre de comprendre le rôle de la masse inerte et de l’aimant amortisseur dans le fonctionnement du sismographe. De manière générale, en didactique des sciences, une approche pragmatique des usages des métaphores nous apparaît féconde pour contrôler, raisonnablement, ce que les élèves peuvent en apprendre.

3.2. Comparaison des potentialités didactiques du sismographe et du sismomètre

37Dans l’épistémologie de Fleck, autour d’une idée scientifique, comme la mesure des ondes sismiques, « se constituent à la fois un petit cercle ésotérique et un cercle exotérique plus large, […]. Les cercles ésotériques entrent ainsi dans une relation à leurs cercles exotériques connue dans la sociologie comme étant celle de l’élite à la masse. » (ibid., p. 184). Ainsi, le sismologue Bernard écrit-il :

« Ces mesures des ondes sismiques […] sont devenues banales ; mais comment diable fait-on ? Une image de haute technologie vous vient sans doute à l’esprit : un ressort portant une lourde masse et un stylo, du papier en rouleau qui se déroule, une horloge chronomètre, et voilà un sismographe ! Sismographe flambant neuf du début du XXe siècle, aujourd’hui pièce de musée, cette image d’Épinal se porte bien ». (2003, p. 42).

38Avec Bernard, nous pouvons dire que P1 et P2 contribuent à renforcer la prégnance de cette image d’Épinal.

39Notre dispositif de recherche comporte un moment d’analyse croisée qui rassemble les deux professeurs, le chercheur et les films des séances observées. Cette analyse est croisée dans le sens où chacun des deux professeurs va commenter le travail de l’autre : un des professeurs visionne, commente le travail de son collègue et échange avec lui, puis les rôles sont inversés. Dans l’extrait suivant, P2 commente le travail de P1. P2 arrête le film pour remarquer avec P1 que tous deux ont présenté le sismographe d’une façon magistrale en l’accompagnant de gestes à valeur explicative : P1 et P2 représentent avec une main le stylet et avec l’autre le cylindre enregistreur du sismographe. Puis, ils figurent une secousse où le stylet écrit sur le cylindre.

168 P2 Parce que là on n’est que dans le + moi ils n’ont pas compris non plus ils ont compris à quoi ça servait + mais comment ça marchait je ne suis pas sûr je ne sais pas toi
169 P1 Non
170 P2 Moi c’est pareil j’y pense parce que je te vois faire les mêmes gestes que j’ai faits moi
171 P1 Non moi je leur disais vu que le stylo il est posé sur une feuille si ça tremble le stylo il bouge en fait mais tu vois c’était très caricaturé
172 P2 Oui mais de toutes façons comment tu veux + moi je n’en ai jamais vu de ma vie
173 P1 Moi non plus + et je leur ai dit si ça tremble le stylo il tremble et donc du coup il écrit sur la feuille

40Dans leur analyse croisée, P1 et P2 soulignent l’importance des gestes du maître pour aider les élèves à se représenter le fonctionnement d’un sismographe. Tous deux représentent par leurs gestes les mouvements du bras d’un sismographe mécanique lors d’un séisme. Ce qui est important à montrer, et ce que les élèves doivent se représenter, par le geste, est le principe de solidarité du tracé du sismographe avec les mouvements du sol. L’action du professeur vise ici à produire une conception du fonctionnement du sismographe pour que l’élève se l’approprie. L’analyse met en évidence deux aspects contradictoires. D’une part, le travail sur l’instrument peut en puissance constituer l’aménagement (« fit out », Cartwright, 1999), l’articulation (Hacking, 1989) d’une théorie « abstraite » des séismes à un modèle particulier dans lequel les « comportements » sur sismographe, une fois qu’ils seront établis sous la forme graphique des sismogrammes, vont fournir des éléments pour une modélisation du phénomène sismique. D’autre part, il est clair que cette fonction du sismographe n’est pas vraiment pensée en tant que telle par les professeurs. Expliquer le fonctionnement d’un sismographe ne semble aisé ni pour P1 ni pour P2. P1 analyse son explication comme très caricaturé[e] (171P1). P2 y voit le résultat d’un manque moi je n’en ai jamais vu de ma vie (172P2).

41Cette difficulté nous semble en partie expliquée par le travail de Roubaud qui constate que « plus que l’explication de son fonctionnement, c’est surtout du rôle des sismographes dont il est question dans les manuels » (Roubaud, 2001, p. 96). Manuels dont on peut sans doute penser, avec l’auteur, qu’ils constituent l’origine essentielle du savoir géologique de bon nombre de professeurs. Dans cette perspective, ceux-ci n’ont pas la possibilité d’étudier le fonctionnement d’un sismomètre moderne en construisant leur séance. Ils y sont surtout confrontés au rôle d’un sismographe mécanique qu’ils « enseignent » à leur tour, ceci contribuant à en faire pour Bernard une « image d’Épinal [qui] se porte bien » (ibid.).

42Membre du cercle ésotérique, Bernard explique le fonctionnement d’un sismomètre passif (ibid., p. 123-125, cf. figure 4).

Fig. 4 : sismomètre passif (© P. Bernard, Qu’est-ce qui fait trembler la terre ?, EDP Sciences, 2003, p. 123)

Fig. 4 : sismomètre passif (© P. Bernard, Qu’est-ce qui fait trembler la terre ?, EDP Sciences, 2003, p. 123)

43D’un point de vue didactique, son explication repose, comme celle du sismographe par P1 et P2, sur une analogie : masse/boîtier = lecteur/ascenseur. La masse dans le boîtier du sismomètre est comme le lecteur dans l’ascenseur : elle est soumise à un mouvement relatif par rapport au boîtier dans une proportion analogue à celui dont a l’expérience un lecteur dans un ascenseur. Ce mouvement relatif est ensuite électromagnétiquement traduit en tracés sur un sismogramme. De même que |la craie du sismographe|, |le lecteur dans le boîtier| nous renvoie du monde de la mesure des ondes sismiques à un autre monde, celui de l’ascenseur. Comparativement au renvoi à l’écriture avec la craie, le renvoi à l’ascenseur nous semble moins propice à l’ostension et plus éloigné de jeunes élèves (d’autant plus dans le contexte scolaire où l’écriture est omniprésente). Au-delà de ces renvois, la transformation du mouvement de la masse en tracés n’est pas visible dans le sismomètre alors qu’elle l’est dans le sismographe.

44De cette comparaison, nous concluons que, bien qu’il soit plus moderne, le sismomètre est moins pertinent que le sismographe dans l’étude des séismes à l’école primaire. En effet, le sismomètre ne permet pas aisément la référence commune élève-professeur au monde scolaire et familier de l’écriture. Bien entendu, nous nous situons ici au début du curriculum et, dans une progression vers des cercles moins exotériques, le sismomètre remplacera vraisemblablement le sismographe, qui sera alors vécu comme une image d’Épinal. D’ici là, le sismographe nous semble mieux se prêter à l’opération de réduction au particulier (Cartwright, 1999 ; Sensevy et al., 2008) du concept abstrait de l’enregistrement des ondes sismiques en une description plus concrète de ratures lors d’un séisme fictif.

Conclusion

45L’introduction du sismographe dans l’étude des séismes au cycle 3 de l’école primaire peut effectivement représenter une image d’Épinal au regard du sismologue. Mais, en comparaison avec le sismomètre, cette image d’Épinal présente l’avantage majeur de rendre visible par une analogie le fonctionnement du sismographe dans la classe : le sismographe est comme le maître qui rature lors d’un séisme fictif. Cette analyse nous amène à mettre en distance un mot d’ordre courant qui veut que l’enseignement des sciences colle à leur actualité. Notre étude de cas est un exemple du contraire. Il nous apparaît fructueux de garder à l’esprit que l’actualité n’est pas garante d’efficacité didactique et que cela mérite d’être interrogé.

46Notre travail montre également que les gestes du professeur peuvent avoir valeur d’analogie. Les gestes du professeur ne viennent pas simplement soutenir son discours. Ils peuvent être tout autant porteurs de significations. Nous retrouvons ici des conclusions similaires à celles sur les gestes des élèves de Givry et Roth (2006) et de Singer, Radinsky et Goldman (2008). Notre étude vient ainsi soutenir l’idée que la prise en compte des gestes dans l’analyse didactique des séances de classe n’est pas un supplément d’âme, mais bien une nécessité.

47Enfin, la technique qui consiste à enseigner le fonctionnement du sismographe par une ostension est exprimée par P1 et P2 comme une faiblesse dans leur enseignement. L’analyse montre que ce n’est pas le cas. Une des finalités de la didactique pourrait être alors d’expliquer, voire de fournir, aux professeurs des analogies pertinentes qui soient autant d’outils pour leur action didactique, dans la voie ouverte par Johsua et Dupin (1989) avec l’analogie modélisante. D’une manière plus générale, toutes les analogies ne sont pas didactiquement équivalentes et, pour reprendre Eco citant Aristote, c’est véritablement un art de produire une analogie cognitivement efficace. Dès lors, nous considérons le travail des analogies comme une potentialité supplémentaire dans la production d’ingénieries didactiques.

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Appendix

Analyse épistémique des savoirs sismologiques à enseigner au cours moyen (4e et 5e primaire) (Santini & Crépin-Obert, 2015, p. 38)

Déjà appris Déjà connu du quotidien À enseigner (sismologie)
Théorie/modèle Dans un sens scolaire strict, rien n’a été appris sur les séismes puisqu’il s’agit au cours moyen du début du curriculum de géologie. Un macroséisme est une manifestation de l’activité de la Terre. Un séisme se manifeste en surface par des secousses brèves, plus ou moins violentes, du sol.
Les microséismes ne sont pas perceptibles mais seulement enregistrables.
La propagation en surface du séisme est concentrique depuis l’épicentre.
L’origine d’un séisme est profonde.
L’origine d’un séisme est mécanique.
Relations Le macroséisme est la cause des dégâts. Les dégâts d’un séisme sont fonction du contexte local.
Un sismographe est solidaire des mouvements de la Terre.
Plus on s’éloigne de l’épicentre, plus l’intensité du séisme diminue.
Le séisme se propage depuis le foyer dans toutes les directions.
Une masse rocheuse soumise à de fortes contraintes se fracture.
Objet/événement Macroséismes sous leur aspect de catastrophe naturelle destructrice (articles, photographies, reportages, etc.). Mesures sur l’échelle M.S.K. ou sur l’échelle de Richter.
Comptes rendus de séismes de forte magnitude causant peu de dégâts et vice-versa.
Sismographes et sismogrammes.
Cartes d’isoséistes.
Affleurements de faille.
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Notes

1 Pour autant, nous ne considérons pas que le rôle des gestes en didactique des sciences se limite à l’analogie. Une étude plus approfondie nous ferait sortir du cadre de cet article, et nous renvoyons aux références citées dans le texte.

2 Le lecteur pourra noter une évolution de cette grille par rapport à la première publiée (Santini, 2007, p. 61). La grille actuelle en est une reprise et une amélioration, en particulier grâce au travail mené avec Patricia Crépin-Obert (Santini & Crépin-Obert, 2015).

3 Ce corpus a déjà fait l’objet d’une étude dans un article de Santini (2007). Cette première étude nous apparaît ne pas avoir épuisé l’intérêt du corpus, et nous le reprenons avec cet article. La précision de l’année (2005) des séances étudiées permet de comprendre pourquoi les professeurs utilisent des manuels de 1996 (Tavernier & Lamarque, 1996a, 1996b).

4 37LE renvoie au tour de parole n° 37 et dont est le locuteur est LE. E désigne un élève non-identifié.

5 Nous reprenons la notation d’Eco consistant à mettre en deux traits verticaux le mot, ou le syntagme, objet de l’analyse car cela nous apparaît aider à la lecture.

6 Nous ne nions pas, pour autant, que cette analogie ait pu être auparavant désambiguïsée en dehors de l’école pour certains.

7 Dans l’épistémologie des sciences qu’il développe, Fleck considère qu’« autour de chaque configuration de pensée, que ce soit un dogme religieux, une idée scientifique ou une théorie artistique, se constituent à la fois un petit cercle ésotérique et un cercle exotérique plus large, chacun étant composé de membres du collectif de pensée. » (2005, p. 183-184). Cette distinction établit un gradient entre un pôle ésotérique et un pôle exotérique. Elle rend compte de ce que l’activité scientifique relève d’une « initiation » à des pratiques, ésotériques pour le grand public, et, en même temps, se situe par rapport à ce qui est connu par le plus grand nombre, ce qui relève de l’exotérique (par opposition à ésotérique).

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List of illustrations

Title Fig. 1 : premier enregistrement de séisme connu (Rebeur-Paschwitz, 1889, p. 295)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/1415/img-1.jpg
File image/jpeg, 127k
Title Fig. 2 : sismographe et sismogramme (© R. Tavernier & J. Lamarque, Science et technologie. CM, 1996, Bordas, 1996, p. 125)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/1415/img-2.jpg
File image/jpeg, 406k
Title Fig. 3 : sismographes (© R. Tavernier & J. Lamarque, Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire, Bordas, 1996, p. 429)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/1415/img-3.jpg
File image/jpeg, 601k
Title Fig. 4 : sismomètre passif (© P. Bernard, Qu’est-ce qui fait trembler la terre ?, EDP Sciences, 2003, p. 123)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/1415/img-4.jpg
File image/jpeg, 200k
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References

Bibliographical reference

Jérôme Santini and Gérard Sensevy, “Le sismographe mécanique : une image d'Épinal ? Construction d'une signification partagée d'un instrument et potentialités didactiques associées”RDST, 14 | 2016, 37-62.

Electronic reference

Jérôme Santini and Gérard Sensevy, “Le sismographe mécanique : une image d'Épinal ? Construction d'une signification partagée d'un instrument et potentialités didactiques associées”RDST [Online], 14 | 2016, Online since 31 December 2018, connection on 28 March 2024. URL: http://journals.openedition.org/rdst/1415; DOI: https://doi.org/10.4000/rdst.1415

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About the authors

Jérôme Santini

Université de Nice Sophia-Antipolis, I3DL, ESPE académie de Nice

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Gérard Sensevy

Université Rennes 2, CREAD, Université de Bretagne occidentale, ESPE de Bretagne

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