de philippeg » 28 Fév 2011, 22:15
Comme aranel53, j'ai été dubitatif au début, mais finalement, cette notion d'énergie s'intègre très bien en 3°
De plus, et c'est un avis personnel et polémique, je pense que les enjeux énergétiques seront primordiaux pour la génération
à qui nous enseignons (pic pétrolier et problèmes environnementaux entre autres)
et c'est une bonne chose qu'il aient une bonne idée de ce qu'est l'énergie : il en entendrons beaucoup parler.
Revenons à nos moutons : je shunte pour l'instant en 5° et 4° : ce n'est pas un point de vue dogmatique et définitif,
mais ça me semble peu utile, voire source d'embrouille..., et c'est très gênant de parler d'une grandeur sans la définir.
En 3°, par contre, je met le paquet et la présente comme le fil conducteur qui va être commun à tous les thèmes : électricité, chimie, lumière et mécanique. Ce qui va lier ce qui, pour eux, semble ne rien avoir de point commun, le point central du programme.
En guise d'intro, je propose une discution basée sur ce texte de RICHARD FEYNMAN/
Je ne le leur fait pas lire, mais j'improvise là dessus :
Tiré du livre La nature de la physique (Points sciences, Seuil, 1980), chapitre Qu'est-ce que la science »,
ce qui suit est extrait d’une conférence à des enseignants.
« Dans ce manuel, à l’usage de la classe de 6ème, dès la première leçon, les choses sont mal engagées
car l’auteur part d’une idée fausse de ce qu’est la science. On voit une première image qui représente
un chien mécanique, un de ces jouets à ressort qu’il faut remonter ; on voit ensuite une main sur la
clef du ressort et le chien se met à marcher. Et en dessous, il y a la légende : « Qu’est-ce qui fait
marcher le chien ? » Un peu plus loin, sur une autre image, on voit un vrai chien avec la même
question : « Qu’est-ce qui fait marcher le chien ? » Puis on voit une moto, toujours avec la même
légende : « Qu’est-ce qui fait marcher la moto ? »
Au début, j’ai cru qu’il s’agissait d’une introduction aux divers domaines de la science : la physique,
la biologie, la chimie. Mais pas du tout. Car la réponse juste, je l’ai trouvée dans le livre du maître
joint au manuel : « C’est l’énergie qui fait marcher le chien, la moto etc. »
Or l’énergie est un concept extrêmement subtil, très difficile à bien saisir. J’entends par là qu’arriver
à comprendre suffisamment bien l’idée d’énergie pour pouvoir l’utiliser à bon escient et en tirer des
déductions correctes, ça n’a rien d’immédiat ; ça dépasse largement le niveau de la 6ème. On aurait pu
tout aussi bien dire que ce qui fait marcher le chien et la moto c’est « Dieu », ou « la force de
l’esprit », ou « la tendance au mouvement ». D’ailleurs pour ce qui est de l’énergie, on peut dire
qu’elle arrête le mouvement aussi bien qu’elle le provoque.
Adoptons maintenant un point de vue différent et disons, à l’inverse, que c’est là simplement la
définition de l’énergie. Quelque chose qui bouge a –par définition- une certaine énergie ; mais ce
n’est pas l’énergie qui la fait bouger. La nuance est assez subtile.
Quand on pose à un enfant la question de savoir ce qui fait bouger un chien mécanique, il faut avoir
présent à l’esprit ce que serait la réponse normale. A savoir ici que le ressort a été bandé lorsqu’on
l’a remonté, et qu’il se détend en entraînant les roues dentées du mécanisme. Ce serait une bonne
idée, de commencer un cours comme ça : on prend un jouet, on montre comment il marche,
l’astuce du mécanisme. On apprend alors quelque chose sur le jouet, la manière dont il est construit,
sur l’ingéniosité de ceux qui ont conçu les engrenages…Bien. En somme, la question posée par le
manuel est bonne. C’est la réponse qui est mal venue, car ce n’est qu’une définition de l’énergie qui
ne nous apprend rien. Imaginez quelqu’un élève dise : « Moi, je ne crois pas que ce soit l’énergie qui
fait bouger le chien ». Il est impossible de discuter avec lui !
A la longue, j’ai fini par trouver un truc qui permet de savoir si ce qu’on a enseigné c’est une
définition ou un concept. Il suffit de dire aux élèves : « Sans utiliser le mot nouveau que vous venez
d’apprendre, redites la même chose avec votre vocabulaire habituel. » Par exemple : « Dites-moi ce
que vous savez du mouvement du chien, sans utiliser le mot « énergie » ! » Impossible. D’autre vous
n’avez rien appris d’autre qu’une définition, pas de la science […]
Il est très mauvais, je pense, que la première leçon n’apporte, en réponse à une question qu’une
formule cabalistique. Le manuel que je cite contient d’autres formules du genre : « C’est la gravité
qui fait tomber les corps » ou « Les semelles des chaussures s’usent à cause du frottement ». Si le cuir
des chaussures s’use, c’est parce que les aspérités et les inégalités des trottoirs accrochent le cuir et en
arrachent des parcelles. Dire seulement que c’est par l’effet du frottement, ce n’est pas de la science
et c’est un peu triste.
Mon père lui aussi aborda avec moi la question de l’énergie, mais il n’utilisa le terme qu’après
m’avoir donné une petite idée de ce que c’est. Je sais ce qu’il aurait fait, lui, pour me faire
comprendre cet exemple. Je le sais parce que le cas s’est produit à propos d’un exemple différent. Il
m’aurait dit : « C’est parce que le soleil brille que le chien marche. » A quoi j’aurais
répondu : « Mais non, le soleil n’a rien à voir là-dedans ! Le chien marche parce que j’ai remonté le
ressort. –Oui, mais mon petit ami, qu’est-ce qui te donne la force de remonter le ressort ? – Ce que
je mange – Et que manges-tu ? – J’sais pas…des épinards – Et qu’est-ce qui fait pousser les épinards ?
– Le soleil. »
Même chose pour le chien. Et l’essence de la moto ? C’est de l’énergie solaire accumulée, captée par
les plantes et emmagasinée dans le sol. On pourrait multiplier les exemples qui tous remontent au
soleil. Et voilà que l’idée à laquelle le manuel veut nous faire arriver se trouve exprimée de façon
beaucoup plus excitante. Tout ce que nous voyons bouger bouge parce que le soleil brille. Le lien
entre une source d’énergie et une autre se trouve alors expliqué et l’argument peut être réfuté par les
élèves. S’ils disent : « Je ne pense pas que c’est parce que le soleil brille », on peut entamer une
discussion. Ce qui change tout. Un peu plus tard, je pus objecter à mon père que ce n’était pas vrai
pour les marées et la rotation de la Terre. Et je retrouvai le mystère.
Ce n’est là qu’un exemple de ce qui distingue les définitions (nécessaires) et la science elle-même.
Dans le cas présent, ce que je reproche au manuel, c’est de donner des définitions dès la première
leçon. Plus tard, il faut certainement dire ce qu’est l’énergie, mais pas en réponse à une question
aussi simple que « Qu’est-ce qui fait marcher le chien ? » A cette question, il faut donner aux enfants
une réponse à leur niveau : « Ouvre et regarde ce qu’il y a dedans »
3 Richard Feynman (1918, 1988), physicien des États-Unis, prix Nobel de physique en 1965 et admirable pédagogue.
Après discutions, je leur dit qu'on appelle énergie ce qui est passé du soleil aux épinard, puis des épinard aux mouvement musculaire, puis du mouvement musculaire au ressort, puis du ressort au mouvement du petit chien. Ce qui est passé dans toute cette chaîne de phénomènes.
Je leur demande d'essayer de formuler une définition de l'énergie et un élève m'a donné celle-ci,
que je trouve excellente : "c'est quelque chose qui permet de faire quelque chose"
On retrouve l'idée du proverbe "on n'a rien sans rien", et que pour que quelque chose (un changement quelconque) se passe dans l'univers, il faut de l'énergie.
Je leur donne ensuite une définition (et là, je suis obligé de ne plus suivre feynman qui ne voulait pas donner de définition dès la première leçon ) : ce n'est pas si simple, et elle ressemble finalement à celle de Aranel53. A noter que les manuels ne se mouillent pas à ce niveau...
L’énergie désigne ce qui permet de produire une action, comme engendrer un mouvement, augmenter une température, émettre de la lumière, transformer la matière ; L’énergie peut provenir de différentes SOURCES et les différences de nature de l’énergie permettent de lui attribuer un « type ».
Source d’énergie / Type d’énergie correspondant
Charbon, bois, pétrole, gaz naturel / Energie chimique : énergie provenant de la possibilité de faire brûler ces combustibles /
Uranium / Energie nucléaire : énergie provenant de la possibilité de casser les noyaux des atomes /
Soleil (ou énergie solaire*) / Energie de rayonnement : la lumière envoyée par le soleil /
/ Energie thermique : la chaleur envoyée par le soleil /
Foudre (inexploitable) / energie électrique : énergie du courant électrique /
Vent (ou énergie éolienne*) / Energie cinétique : énergie du mouvement (ici de l'air)
Eau en hauteur (ou énergie hydraulique*) /energie potentielle : stock d'énergie provenant de la possibilité de faire tomber quelque chose
depuis une position en hauteur : ici, l'eau du barrage.
* Ces adjectifs ne définissent pas un « type d’énergie », mais son origine
je ne sais pas si vous faites la distinction, mais pour moi, l'énergie éolienne, hydraulique ou solaire n'est pas à mettre dans le même panier que énergie chimique, nucléaire et les autres. Or dans beaucoup de manuels, la confusion règne....
Et pour finir, j'enfonce le bouchon encore plus loin : je leur dis et leur fait noter :
"l'énergie ne se perd pas, elle ne se crée pas, elle se transforme... Ça ne vous rappelle rien??? "
"Lavoisier M'sieur, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme"
"oui, mais Lavoisier parlait de matière et non d'énergie, ......mais c'est normal que ça se ressemble, il y a plus de points communs que ce que l'on croit entre matière et énergie, et c'est Einstein qui l'a découvert... Vous connaissez sa formule?"
"E=MC2?????"
"oui : elle signifie qu'il y a un lien entre E, l'énergie et M, la masse, mais ça, c'est pour plus tard, à l'université si vous y allez, revenons au programme de 3°....."
Et bien mine de rien, je pense, après avoir corrigé le contrôle, que la majorité a retiré quelque chose de cette petite incursion de 30s chez M Einstein : très peu m'ont dit qu'on pouvait créer de l'énergie, il ont quasiment tous parlé de transformation.....
On conclue en remontant à l'origine de toutes les sources d'énergies évoquée ci dessus : on arrive toujours au soleil (sauf pour le nucléaire et la géothermie), ça lui donne une image de distributeur géant d'énergie :
- le pétrole/gaz/charbon, ça devient de l'énergie solaire en conserve (sous forme chimique)
- l'hydroélectricité devient un moyen de capter l'énergie solaire à l'origine du cycle de l'eau, idem pour l'éolien.
- Même la foudre a une origine solaire...
J'adore les grands systèmes cohérents et je m'éclate bien sur cette séquence car elle va assez loin, mais il n'y a rien de très compliqué, et aucun obstacle mathématique. J'ajoute enfin que l'évaluation ne porte pas bien sûr pas sur E=MC2 et sur l'argumentation métaphysique du rôle du soleil dans notre existence, mais toutes ces réflexions ont permis d'ancrer convenablement, je l'espère, la notion d'énergie.
Bien sûr, je me demande si je ne vais pas un peu trop loin, mais ça semble fonctionner, qu'en pensez vous?
N'hésitez pas à proposer vos définitions de l'énergie, on arrivera certainement à quelque chose de pas mal si on s'y met tous.
