Ressources issues des compléments de Physique Chimie de lycée
Exemples de deux processus possibles dans l’activité de modélisation : interpréter une situation du monde matériel à l’aide d’un modèle prévoir ce qui va se passer dans le monde matériel à l’aide d’un modèle .
Qu’elle soit en cours d’élaboration ou établie, la théorie permet ainsi de décrire et d’interpréter le monde des objets et des événements. Une fois cet édifice théorique formalisé, et les choix de modélisation effectués, il est possible symétriquement de l’exploiter pour prévoir des événements ou expliquer l’écart entre ce qui est observé et ce qui est prévu «par la théorie»,.
L’appropriation consiste le plus souvent à reformuler une problématique (en repérant par exemple les mots-clés ou en la « traduisant » de manière scientifique, dans les termes d’un modèle), à l’identifier (en faisant le lien par exemple avec une situation étudiée antérieurement), à représenter la situation par un schéma, à la décrire avec les concepts jugés pertinents, à repérer les grandeurs d’influence. Pour l’essentiel, il s’agit de faire des choix de modélisation. L’appropriation peut concerner prioritairement la situation matérielle d’étude. Elle peut aussi s’exprimer à travers le regard porté sur cette situation lorsqu’il s’agit de la comparer ou de l’assimiler à une situation jugée «voisine» ou déjà rencontrée. Dans tous les cas, l’appropriation est réalisée à l’aide des connaissances théoriques disponibles.
À l’inverse, la validation est souvent mise en œuvre une fois un modèle exploité. Elle recouvre la mise à l’épreuve des hypothèses retenues, la discussion du résultat obtenu, la vérification de la cohérence entre une relation et une observation ou l’aménagement des choix de modélisation pour augmenter l’accord entre prévision «du modèle» et observation… Elle peut aussi s’opérer de façon interne aux objets et évènements lorsque par exemple il s’agit d’estimer la vraisemblance d’une valeur au regard de ses connaissances personnelles, d’une photographie, d’une observation... Certaines capacités associées à la validation ne contribuent donc pas toujours à faire des liens entre les deux mondes .
Appropriation et validation peuvent difficilement se faire sans une analyse de la situation, en la confrontant aux savoirs théoriques disponibles. L’analyse et le raisonnement sont des compétences «à large spectre» qui vont aussi intervenir dans la façon dont on va modéliser (se rapprochant en ce sens de l’appropriation), formuler des hypothèses… ou lorsqu’on utilise la théorie et le modèle pour faire des prévisions. Plus largement encore, la compétence analyser intervient lorsqu’il s’agit de planifier une démarche de résolution ou de planifier des tâches. Tenter de «cartographier» l’analyse et le raisonnement dans la représentation des deux mondes est difficile au regard des nombreuses facettes que ces compétences recouvrent et de la multiplicité potentielle des capacités concernées.
L’analyse peut également concerner seulement le monde des modèles. C’est le cas lors de la comparaison de deux outils théoriques complémentaires exploités pour une même situation .
Enfin, pour ne pas considérer que la réalisation intervient à chaque action «cognitive» ou gestuelle, il peut être tentant de la circonscrire, de façon simplifiée, à des : • tâches «techniques» internes au modèle : il s’agit de ce qu’on peut appeler des procédures courantes (calculs, représentations graphiques, analyse dimensionnelle, etc.), constituant une sorte de «boite à outils» pour utiliser et traiter des éléments d’ordre théorique ; • tâches expérimentales dans le monde des objets et des événements : il s’agit de regrouper ici des savoir-faire expérimentaux courants (par exemple faire varier un paramètre, faire un étalonnage…) et nécessaires pour permettre la mise en lien avec le monde des théories et des modèles.
Cependant, la réalisation de mesures, la collecte et le traitement de données jouent un rôle spécifique dans l’articulation des deux mondes. L’action de mesurer articule en effet la prise d’informations au sujet du monde matériel au regard d’une grandeur théorique qui relève du modèle utilisé. Plus généralement, la compétence réaliser contribue à la mise en relation des deux mondes. Pendant l’activité de modélisation, elle est très liée aux autres compétences travaillées et peut difficilement être mise en œuvre sans ces autres compétences, mais elle revêt un caractère opératoire qui permet aux autres compétences de s’exprimer.