An Exploration of the Confusion between Concept and Formalization amongst the Community of Teachers in Physics

International audienceEddie SMIGIEL Union des professeurs de physique et de chimie 203 Article scientifique et pédagogique Confusions entre concept et formalisation dans la communauté des enseignants de sciences physiques Comprenons-nous encore ce que nous enseignons ? par Eddie SMIGIEL INSA de Strasbourg-67084 Strasbourg Cedex eddie.smigiel@insa-strasbourg.fr C ette étude s'intéresse aux liens entre les concepts physiques et les formalismes mathé-matiques qui les traduisent. Un concept physique devrait être présenté dans un rapport épistémologique à la discipline, sans le confondre avec le formalisme qui le traduit. Pour mettre en évidence les confusions entre concept et formalisation, on utilise la notion de divergence d'un champ vectoriel. On a demandé, par sondage Internet à une grande partie de la communauté des physiciens français, de donner la définition de la divergence d'un champ vectoriel. 80 % des réponses exprimées donne comme définition la somme des dérivées partielles des composantes du champ par rapport aux coordonnées correspondantes. Toutefois, cette expression ne saurait valoir pour définition parce qu'elle rompt avec la filiation des idées depuis les concepts amonts jusqu'aux concepts nouveaux et parce que, ainsi exprimé, on ne saurait y attacher une signification physique. Elle suggère que la physique est une vérité révélée faite de formules qui apparaissent ex nihilo et renvoie la discipline dans le champ de la pensée magique. La divergence est définie de façon didactique, par exemple à partir du théorème de Gauss qui en tant que relation intégrale ne permet pas de préciser la répartition de la charge dans le volume enfermé. Pour affiner, il est nécessaire de diviser le volume en quantités plus petites et à la limite, il faut diviser ce volume à l'infini. Ainsi, peut-on définir la divergence du champ électrique comme limite du flux volumique du champ à travers une surface fermée quand le volume tend vers zéro. Le nouveau concept est enraciné dans des connaissances préalables dont on a mis en évidence les limites, il les prolonge et prend de la signification. Il est étonnant que cette définition soit si peu représentée dans les réponses au son-dage. Ces résultats posent la question de l'introspection des enseignants sur le sens physique des éléments qu'ils présentent. Peut-on se contenter de parachuter des formules absconses et suggérer ainsi que l'épistémologie de la physique consiste essentiellement en la manipulation symbolique de quantités vidées de leur signification ? Au risque d'être outrancier et provocateur, comprenons-nous encore ce que nous enseignons ? Cette étude a été présentée sous forme de poster, sans article associé au 22 e congrès général de la Société française de physique (SFP) qui s'est tenu à Marseille du 1 er au 5 juillet 2013