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La physique, une langue morte?

La physique, une langue morte?

Idées pour l’enseignement des sciences, du ludique à l’abstrait

De même que le latin est un des fondements de la langue française, les lois de Newton sont un des fondements de la technique moderne, de la voiture au satellite en passant par les avions. Mais, de même que nous n’avons  pas besoin de latin pour parler parfaitement français, nous n’avons pas besoin des lois de Newton pour conduire une voiture. Voilà, en deux mots, pourquoi j’ai parfois la sensation d’enseigner une langue morte: une matière  dont les étudiant.e.s ont l’impression qu’elle ne servira à rien, et qui, comme le latin, ne résonne que lointainement avec le monde qu’ils/elles connaissent.

Physique, chimie et biologie seront certes utiles aux futur.e.s ingénieur.e.s et chercheur.e.s qui conçoivent des avions, des peintures et des vaccins, mais pas à la majorité des étudiant.e.s, futur.e.s attaché.e.s de presse, instituteur.trice.s, ouvrier.e.s, infirmier.e.s, traducteur.trice.s ou vendeur.euse.s. Faut-il s’obstiner à enseigner ces matières, et si oui, comment les rendre plus attrayantes? Faut-il un  enseignement plus ludique, et, si oui, comment le rendre compatible avec l’apprentissage de l’abstraction?

Notre quotidien manque de technique

On parle depuis au moins une vingtaine d’années de la désaffection des sciences par les

étudiant.e.s, un phénomène qui affecte beaucoup la physique[1].

Une multitude de raisons classiques ont été évoquées: enseignement du secondaire mal adapté  aux réalités du monde contemporain; études trop longues; ambivalence des sciences, qui (pour  faire court) ont permis les antibiotiques et Hiroshima; mauvaise rémunération des professions  scientifiques (en particulier la recherche) par rapport à d’autres études plus  faciles.

Toutes ces raisons sont sans doute valables, mais il me semble qu’une des idées les plus intelligentes sur la question est celle-ci, exprimée par le philosophe américain M. Crawford[2] : «Notre quotidien manque de technique». Ceci sonne comme un paradoxe, mais c’est un fait  relativement évident à condition  de préciser de quoi on parle.  Certes, nous sommes entourés  d’objets produits grâce à des  techniques modernes nécessitant un grand nombre d’opérations complexes et de connaissances scientifiques. En ce sens, notre monde est saturé de technique. Mais nous, simples utilisateur.trice.s, n’avons presque  plus de geste technique (c’est-à dire une  action doublée d’une réflexion, nécessitant de l’entraînement, de l’habileté et de l’intelligence) à  effectuer pour les faire fonctionner. Il suffit d’actions extrêmement simples qui  ne font pas honneur à nos capacités manuelles et cognitives. Comme le dit le philosophe et physicien Lévy-Leblond, «puisque les objets techniques modernes sont d’abord des objets de consommation  avant d’être des outils de production, il a bien fallu les rendre utilisables sans apprentissage  spécifique.  Quiconque a assis pour la première fois un enfant de trois ans devant un ordinateur  ne  peut que constater avec quelle  vitesse s’acquiert l’usage de la  souris et se maîtrise la  navigation sur l’écran»[3].

Pendant ce temps, les véritables gestes techniques, liés à un savoir-faire, perdent leur nécessité: plus ou très peu de réparation (couture, collage, etc.), de travail du métal, de la terre, du bois, de cordes, plus besoin non plus de sens de l’orientation, de savoir allumer un feu, calculer ou écrire à la main, etc. Le cas des réparations à la maison est typique: elles deviennent soit inutiles(réparer une paire de gants troués prend du temps, à comparer avec le faible coût d’une paire neuve) soit  impossible pour le commun des mortels, à cause d’une trop grande complexité de l’objet. Qui est  capable de  réparer tout seul sa voiture ou son lave-linge de nos jours?

Or, c’est en grande partie grâce aux  situations problématiques que l’on  apprend comment fonctionne un objet. Personnellement, ce n’est qu’à la faveur des pannes que je me suis intéressé  aux détails de mon vélo, que j’ai compris comment fonctionne un chauffe-eau à gaz, que j’ai  touché du doigt la mécanique extraordinaire de l’accordéon. À l’inverse de ces objets du siècle dernier, les ordinateurs, smartphones et lave-linge électroniques sont des «boîtes noires»  impossibles à ré parer. Personne ne les ouvre, ne les explore, et personne ne s’intéresse à leur  fonctionnement, sauf une petite quantité de professionnel.le.s spécialisé.e.s.

Ainsi la technique comme «ensemble des procédés de fabrication et de conception d’objets complexes par une minorité de personnes qualifiées»  finit-elle par faire disparaître la technique comme «aptitude de chacun à agir de façon habile et intelligente». D’où ce constat étrange: notre quotidien manque de technique.

Pourquoi enseigner les sciences?

Il me semble donc, à la lumière de cette constatation, qu’on ment en servant aux élèves du secondaire ce discours classique: «La physique telle que je vous l’enseigne, avec ses calculs, ses  lois et ses résultats précis, est de plus en plus utile pour agir dans un monde dominé par la  technique». C’est juste le contraire![4]  La physique telle que je l’enseigne est utile à un petit nombre de personnes qui l’utiliseront pour aménager notre monde confortable, rapide et  sûr, mais inutile pour l’immense majorité de la population. D’où cette sensation de «langue morte»: la physique semble inutile à la majorité et utile à une poignée d’érudit.e.s – ingénieur.e.s, chercheur.e.s et enseignant.e.s notamment.

Pour quelles raisons, alors, enseigner les sciences à un public qui, dans son écrasante majorité, n’en aura pas besoin?

Pour beaucoup de raisons à mon avis! Mais qui se situent à un autre niveau que l’action sur les objets techniques. Entre autres: comprendre le monde qui nous entoure; résister aux idées fausses; avoir du recul sur les affirmations journalistiques; exercer son esprit critique et rationnel; et tout simplement, répondre à une certaine curiosité, de même qu’on peut s’intéresser à l’histoire de son quartier, aux diverses variétés de citrouilles ou à l’élevage d’insectes. Bref, pour beaucoup  de citoyen.ne.s, la science deviendrait presque un hobby, ou plus précisément une partie de ce  qu’on appelle généralement «culture». Car la culture, comme «enrichissement de l’esprit par des  exercices intellectuels» (définition  du dictionnaire Larousse), ne  comprend pas uniquement,  comme on le pense trop souvent, la littérature, l’histoire  et les arts, mais bel et bien les sciences. À ce titre, cela vaut  la peine, comme l’écrit LévyLeblond, de réfléchir à «l’enseignement des  sciences en pensant avant tout à ceux qui n’en feront pas»[5].

Le jeu comme porte d’entrée

Il me semble qu’en envisageant les choses sous cet angle, en dégageant la physique de son aspect  strictement technique et directement utilitaire, on gagne sur deux tableaux: d’une part on cesse de  mentir aux étudiant.e.s (qui de toute façon ne nous croient pas, car ils voient bien qu’ils sont  parfaite ment à l’aise avec les outils électroniques et informatiques sans venir aux cours de  sciences!), et d’autre part on ouvre la porte à un enseignement plus détendu, moins mathématique, plus axé  sur la culture générale et l’esprit critique.

Si donc la science devient une  sorte de hobby ou d’activité culturelle, il me semble que, pour «accrocher» des  étudiant.e.s, susciter leur intérêt, le jeu constitue une porte d’entrée intéressante. Comment  faire du jeu avec  la science? Par exemple par des compétitions, comme les Olympiades  ou les défis organisés par  les Jeunesses Scientifiques[6]. Il y a des gagnant.e.s, des règles, et la satisfaction pour tout le  monde, même pour les perdant.e.s. Le jeu, bien cadré, permet une émulation, l’envie de coopérer dans certains cas, de se dépasser, de se motiver. Précisons que «ludique» ne signifie pas  manque de sérieux. Il n’y a qu’à entrer dans un club d’échecs ou de bridge pour s’en convaincre: l’ambiance y est aussi sérieuse,  sinon plus, que dans un conseil  d’administration de compagnie d’assurances. Le jeu n’empêche ni la rigueur, ni la précision, ni la concentration.

Du ludique à l’abstrait

Comment passer du concret du jeu à l’abstraction nécessaire à la bonne appréhension des sciences?

Remarquons d’abord que l’abstraction n’est pas, comme on le pense souvent, le fait de faire des choses non concrètes. D’après le dictionnaire, l’abstraction est une «opération intellectuelle qui consiste à isoler par la pensée l’un des caractères de quelque chose et à le considérer  indépendamment des autres caractères de l’objet.» Ainsi, en observant des vagues, je peux «abstraire» la notion  d’onde et la considérer indépendamment du caractère «eau salée» ou du caractère «milieu vivant». On crée  ainsi le concept d’onde, extrêmement fertile en  physique, qu’on retrouvera également  en acoustique, en électromagnétisme  ou en optique, et qui sera à l’origine d’une myriade de développements parfaitement concrets (prise de son, radio, lasers, etc.). On voit sur cet  exemple que l’abstraction permet à la pensée d’aller plus  loin, et même qu’elle permet de  mener vers des  images et des résultats concrets; et que la pensée  sans abstraction ne peut pas progresser.

Supposant donc que le jeu est une porte d’entrée possible  dans l’enseignement des sciences  et l’abstraction une opération  nécessaire à la pensée scientifique (et la pensée en  général), on peut réfléchir  à la façon dont, dans le cadre  de l’enseignement, des situations  ludiques peuvent mener à  l’abstraction. On peut partir  d’une question amusante, quotidienne et simple, ou d’un jeu,  ou d’un défi, comme prétexte à l’exploration de situations et à  l’abstraction. Une compétition  peut être prétexte à l’exploration  de propriétés physiques (par  exemple, s’il s’agit de  gagner une course nautique, on s’intéresse  aux propriétés des fluides,  à la flottabilité). Les questionnements  très simples  et drôles ne manquent pas: une  tartine de beurre tombe-t-elle  si  souvent du mauvais côté, et si  oui, pourquoi? Est-ce aussi le cas avec des tartines de crème  de marrons ou de purée de noisettes?  En vélo sous la pluie, se mouille-t-on plus en allant vite ou lentement?

Colère et chute de tartine

Je me souviens de la colère de mon grand-père physicien lorsque, en vacances chez lui avec d’autres invités, je lui avais  parlé de l’énigme de la tartine de beurre et de l’explication mécanique du phénomène. Il  m’avait  formellement défendu de parler à ses invités de cette anecdote, furieux qu’on ridiculise  notre discipline avec des  exemples aussi peu sérieux. «La physique  ne doit pas être une bouffonnerie!».

Je pense que mon grand-père, soucieux de ne pas présenter son métier comme un amusement payé par les deniers publics,  a quand même eu tort ce  jour-là: ce n’est pas parce qu’on regarde des tartines tomber  et qu’on  exerce son intelligence à expliquer le phénomène qu’on n’est pas sérieux,  et qu’on ne fait pas de la bonne  physique. Beurrer des tartines  et les faire basculer (en évitant le  gaspillage tout de même) est  plutôt ludique, certes.  Mais voilà  bien une situation où on va pouvoir  exercer son pouvoir d’abstraction:  laisser de côté l’aspect  «alimentation», garder l’aspect «solide  non homogène en rotation». Alors voici un sujet parmi  d’autres, avec ses  calculs  et ses nouvelles questions non résolues. Bref, de la bonne science.

 

François Chamaraux, enseignant en physique et mathématiques

 

[1] Voir, par exemple, le rapport ministériel de 2002 en France: «Désaffection des étudiants pour  les études scientifiques». http://media.education.gouv.fr/ file/91/7/5917.pdf

[2] Éloge du Carburateur, essai sur le sens et la valeur du travail, M. Crawford, La Découverte,  Paris, 2010.

[3] Impasciences, J-M. LévyLeblond, Paris, Points, 2003, p. 165.

[4] Il suffit de voir, de mes étudiant.e.s ou moi, qui maîtrise le mieux internet et le fonctionnement du vidéoprojecteur pour se convaincre  que les savoir-faire scientifiques n’ont pas grand-chose à  voir avec la débrouillardise concrète dans le 21  siècle.

[5] op cit, p 79.

[6] https://www.jsb.be/