La physique présentée au lycée est comme une langue morte. Elle se présente avec un vocabulaire qui lui est propre et semble scellée dans le marbre de la connaissance, validée par des personnalités qui ont atteint le panthéon de l’humanité. Pourtant, la physique est une langue bien vivante qui se construit et se déconstruit au fil des discussions et interrogations entre chercheurs, professeurs et étudiants. Aucune théorie de physique n’est gravée dans le marbre. Tous les modèles proposés par les physiciens (et les chimistes) sont construits progressivement par des aller-retour entre modélisation et expérimentation.

Quel lien entre modélisation scientifique et expérimentation ?

La science évolue par l’élaboration de modèles qui permettent de rendre compte de la réalité.

Son but est multiple :

• comprendre le monde, l’interpréter,
• le prévoir,
• le modifier.

Comment la connaissance scientifique se construit ?

Par des aller-retour entre expérience et modèle :

Lorsque l’expérience produit un modèle, le raisonnement est inductif.

Lorsque le modèle permet de prévoir les résultats d’une expérience, le raisonnement est déductif. C’est un moyen de valider ou d’invalider le modèle.

Les modèles présentés en science au lycée sont validés par de nombreuses expériences. La science du lycée est une science séculaire en bon accord avec les expériences de la vie quotidienne. C’est-à-dire, qu’il n’y a pas d’expériences de la vie quotidienne qui mettent en défaut les modèles présentés.

En réalité, au lycée on ne peut faire que bâtir des expériences qui vérifie le modèle, c’est-à-dire que le prof de science présente un modèle (qui a été validé par de nombreux aller-retour avec l’expérience) et l’expérience illustre ce modèle. C’est la pédagogie de l’expérience d’illustration du cours. Le modèle existe, on ne sait pas comment il s’est construit et on dit « le modèle c’est la réalité, regarder l’expérience se plie à cette réalité ». Mais c’est une approche faussée par des contraintes pédagogiques. En réalité, l’expérience c’est la réalité et le modèle ne fait que rendre compte de cette réalité.

Parfois, pour que les élèves comprennent mieux le modèle, on emprunte le chemin inverse. Mais il s’agit d’une mise en scène. C’est l’approche historique : on fait une expérience et on se demande quel modèle on peut bâtir à partir de cette expérience. Bien sûr, on ne va pas réinventer un nouveau modèle, et les élèves sont guidés sur les traces des géants (voir le livre de S. Hawking ) pour que nous retrouvions ensemble le modèle qu’ils ont bâtis.

Remarque : Un point essentiel dans la compréhension de cette élaboration et qui est souvent masqué par les contraintes pédagogiques est l’aspect contextuel des modèles (histoire, culture, société), ils ne sont pas absolu. Ils sont présentés comme tel mais en réalité, les expériences (la réalité) les font continuellement évoluer. Au fur et à mesure que le modèle se construit, de nouvelles expériences s’élaborent et contribuent à renverser le modèle dominant.

Pour aller plus loin, cette dynamique est décrite dans le livre La Structure des Révolutions Scientifiques de Thomas Khun