Repérage d'invariants et construction des concepts scientifiques - le cas du concept d'élément chimique en sciences physiques

Abstract

Vergnaud (1985) propose une structure de type (S,I,S) qui sous-tend que la construction d’un concept scientifique est accompagnée entre autres de l’émergence d’un système d’invariant(s) lié au concept. Nous proposons ici d’observer si, en sciences physiques, sur l’exemple du concept d’élément chimique au sein de classes de seconde générale du lycée, l’élaboration de l’invariant, dans le cadre d’une telle structure (S,I,S), est, sinon la condition de celle du concept, susceptible de le rendre plus lisible. Nos résultats montrent que la construction du concept d’élément chimique semble être conditionnée par celle de son invariant. En revanche la réciprocité ne paraît pas aussi évidente. Nous observons des tendances similaires sur d’autres concepts en sciences physiques, lesquels sont en cours d’exploitation. Cela nous amène à penser que les invariants pourraient se voir doter, en sciences physiques, d’un statut didactique « majeur ». Nous proposons une ébauche de classification des invariants, en sciences physiques, afin de donner de la lisibilité aux objets complexes que sont les concepts scientifiques auxquels ils sont associés. Nous imaginons que toutes les disciplines pourraient « penser » leurs invariants et que ces derniers pourraient être valorisés, au sein des organismes de formation, pour ce qu’ils sont susceptibles d’apporter aux élèves dans un cursus d’apprentissage.