Modélisation en astronomie

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Modélisation en astronomie

Tout d\'abord, je vous remercie d\'avoir répondu à ma question du 23/02/04.

1) Je souhaiterais savoir quelles sont réellement les différentes fonctions d\'un modèle et ce qu\'il apporte concrètement aux élèves.(d\'une part d\'un point de vue général et d\'autre part en ce qui concerne l\'astronomie).

2) De plus, j\'aimerais connaître les différences exixtantes entre la démarche scientifique et la démarche expérimentale.

Je vous remercie à l\'avance pour vos réponses qui me sont d\'une aide précieuse.

Bonjour,

Le recours au modèle dans une démarche scientifique permet de se représenter un phénomène à l'observation duquel on ne peut accéder directement, d'en avoir une explication en accord avec les faits constatés et de prévoir son évolution. Bien souvent, il s'agit d'un ensemble d'outils mathématiques (systèmes d'équations....) que l'on fait "fonctionner" afin de vérifier s'ils décrivent bien la réalité observable et s'ils sont fonctionnels pour prédire l'évolution du système. Dans un certain nombre de cas, ces modèles peuvent être sensiblement éloignés de la réalité, soit parce qu'ils sont très simplificateurs, soit parce que la rélité n'est pas vraiement connue .... peu importe tant qu'ils gardent leur double statut d'explication et de prévision.

En astronomie, le modèle a été utilisé très tôt pour décrire le monde visble à l'oeil nu : Soleil, Lune, étoiles, planètes.... et, si on sait depuis la Renaissance que le modèle "géocentrique" était erroné, il n'en était pas moins fonctionnel pour expliquer et prévoir, parfois au prix d'hypothèses qui nous paraissent très hasardeuses ou "tordues", ce que l'on savait du monde à une époque donnée.

A l'école, on utilise l'astronomie pour construire une première modélisation du monde. Dans ce contexte, le modèle visé relève de la "maquette" puisqu'il est hors de question d'utiliser un arsenal mathématique. Ce recours à la "réduction" du monde permet à l'élève de construire ses savoirs à travers une manipulation. Cette démarche aide l'élève à se décentrer : les phénomènes astronomiques que nous observons sont en effet "biaisés" par le fait que les mouvements relatifs des différents objets sont nombreux et que, comme observateurs, nous sommes nous mêmes en mouvement dans un système en mouvement.

Le support matériel est donc un moyen de se distancier et de prendre, au sens propre, du recul pour essayer de comprendre les mécanismes en jeu comme observateur "extérieur". Cette partie de la démarche, doit bien sûr être précédée d'une observation très précise et problématisée des phénomènes afin de tenter, par utilisation de la maquette, de les reconstituer. On notera que les outils "tout prêts" du commerce (en particulation animations sur cédéroms) ne peuvent en aucun cas remplacer la démarche "tâtonnante" de la manipulation. Ces outils sont par contre utiles pour valider in-fine les hypothèses déduites de l'utilisation de la maquette.

Concernant les différences entre les démarches, je dirais que l'une est incluse dans l'autre : la démarche expérimentale étant une des démarches scientifiques possibles. Dans les démarches scientifiques, il s'agit de vérifier/invalider des hypothèses par confrontation... la confrontation peut se faire par rapport à du réel sur lequel on agit et que l'on observe soit directement soit transposé dans le laboratoire, et on est dans la démarche expérimentale ; mais cette validation/invalidation peut aussi utiliser, en particulier à l'école, le biais d'une recherche bibliographique... ou d'un modèle. A noter qu'en toute rigueur, on ne peut ainsi qu'invalider une hypothèse car il suffit de trouver une seule situation où elle est prise en défaut pour qu'elle soit rejetée. En revanche, si elle est vérifiée sur le cas expériemental étudié ici et maintenant, rien ne permet d'en déduire qu'elle le sera dans d'autre cas ailleurs et/ou plus tard...

Cordialement

Michel OULIAC
IUFM de Guyane

Michel Ouliac
ex-formateur IUFM