Chute libre : étude de mouvement et des méthodes de résolution, proposition didactique

Cette recherche a pour objet l’enseignement et l’apprentissage de la notion de chute libre. Elle vise l’élaboration d’une proposition didactique à destination d’élèves de Terminale et dont l’objectif est la reconstruction de la notion d’accélération à partir de la notion de variation de vitesse.Du point de vue méthodologique, ce travail s’inscrit dans une ingénierie didactique dite de seconde génération. Trois études exploratoires contribuent aux études préalables de l’ingénierie. La première étude s’intéresse aux pratiques usuelles du début du 20e siècle pour l’enseignement de la chute libre, à travers l’analyse de manuels scolaires. Elle montre que la chute des corps apparaît comme un contenu à l’intersection de la cinématique et de la dynamique et permet d’interroger la valeur ajoutée de l’utilisation de vecteurs sur les plans épistémologique, méthodologique et didactique. La deuxième étude explore la maîtrise qu’ont des étudiants de physique de première année universitaire des vecteurs en cinématique. Elle met en évidence que leur utilisation pose des difficultés et est un savoir-faire qui constitue en lui-même un apprentissage de cinématique. La troisième étude est une analyse de contenu de la notion d’accélération et de ses caractéristiques dans le cas de la chute libre. Elle aboutit à la présentation de différents registres de représentation sémiotique de l’accélération.Ces analyses préliminaires amènent à l’élaboration d’une proposition didactique qui place la représentation vectorielle au cœur du dispositif d’apprentissage et dont l’hypothèse est que la représentation de plusieurs vecteurs vitesse successifs est un levier d’apprentissage. Les résultats montrent des effets positifs sur les apprentissages des élèves, en leur permettant en particulier d’approfondir leurs connaissances de la chute libre et de se perfectionner dans la manipulation de vecteurs. De ce travail d’expérimentation se dégagent également des pistes d’amélioration de la proposition didactique.