Situations problèmes : l'image de Mickey

L'une des premières choses qui m'a parlé quand je me suis intéressée à la didactique, ce sont les conceptions naïves et les situations problèmes. Je vais illustrer sur un exemple que je trouve parlant : l'image de Mickey et la demi-lentille. 

Mickey a été croisé avec un chat...

Voilà la situation : 

Avec une lentille convergente, on fait l'image de mickey sur un écran. Qu'observe-t-on si on cache la moitié gauche de la lentille? 

1. On observe la moitié gauche de Mickey (côté sans la queue)
2. On observe la moitié droite de Mickey (côté avec la queue)
3. On observe le même Mickey qu'avant
4. On n'observe plus de Mickey 

J'ai posé cette question à mes élèves de prépa capes de physique-chimie le jour de leur rentrée, et j'ai eu une réponse plate : 25% de la promo a choisi la réponse 1, 25% la 2, 25% la réponse 3, et évidemment 25% la réponse 4. Si je pose cette question à des étudiants en thèse de physique qui ne font plus d'optique depuis plusieurs années, les réponses sont un poil meilleures.

La bonne réponse est la réponse 3. 

Pour répondre que l'on voit toujours le même Mickey (juste un peu moins lumineux), il faut avoir bien compris plusieurs choses : 

• De tout point de l'objet partent des rayons dans toutes les directions
• Tous les rayons partant du chat-souris sont triés par la lentille pour former l'image sur l'écran, l'image ne se propage pas en bloc (conception des images-écorces de Lucrèce) 
• Donc il reste toujours suffisamment de rayons qui traversent la lentille pour faire l'image du chat-souris sur l'écran. 

C'est à dire qu'il faut que l'enseignement de la physique ait au préalable permis de remettre en cause certaines conceptions de l'apprenant, et pour ça l'enseignement : définition - propriété - théorème - exo d'application ne permet pas toujours d'atteindre le but recherché.  L’ingénierie didactique a donc développé un certain nombre de situations-problèmes permettant de mettre en défaut les conceptions naïves identifiées par la communauté de la didactique chez les apprenants d'une discipline (ici les élèves apprenant la physique) en les confrontant à certaines situations dans lesquelles elles ne sont plus effectives. 

Ce que je présente là me semble un peu en deçà de ce qui est réellement une situation problème dans la littérature didactique, mais pour le moment c'est ce que j'ai compris et que j'utilise.  J'aime bien le côté QCM pour faire sortir les conceptions naïves.

J'ai utilisé quelques autres situations didactiques trouvées dans la littérature (Image sur un écran : que se passe-t-il quand on enlève la lentille? ), et puis j'en ai conçu quelques autres, parfois à mon insu (le rétroprojecteur et les images virtuelles).