L’analogie du boyau d’arrosage pour comprendre la loi l’Ohm

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Vos élèves comprendront qualitativement la relation entre le courant, la tension et la résistance grâce à une analogie.

Le recours à l’analogie est un des moyens privilégiés, avec raisons, par plusieurs enseignants de science et technologie. Un enseignement imagé est un enseignement efficace croient certains. Il faut toutefois rester sur ses gardes lorsqu’on a recours à l’analogie comme nous le montre l’exemple suivant.

Dans son livre « Manuel d’enseignement des sciences et de la technologie », Patrice Potvin, didacticien des ST à l’UQAM, apporte un éclairage intéressant sur l’analogie entre la loi d’Ohm et l’eau dans un boyau d’arrosage.

« L’exemple classique de l’utilisation d’une analogie en sciences est celui qui rapproche le phénomène de l’électricité de celui de la circulation de l’eau dans une tuyauterie.

Lorsqu’on propose ce rapprochement, on assimile la différence de potentiel à la pression de l’eau (responsable, en quelque sorte, du courant) et le débit au courant électrique.

Cette analogie permet donc d’envisager un passage facilité du concret à l’abstrait. Mais il faut tout de même se méfier, car le courant électrique (surtout le courant alternatif) n’est pas complètement assimilable à l’eau qui circule. Sans vigilance, les élèves peuvent renforcer cette croyance si répandue voulant que les fils électriques sont de petits tuyaux creux dans lesquels circule une sorte de « fluide/courant », ou celle qui consiste à croire qu’un seul fil soit nécessaire pour autoriser le passage du courant.

Analogie entre la loi d’Ohm et l’eau dans un tuyau

Mais, surtout si le but derrière l’utilisation de l’analogie est effectivement de passer du connu à l’inconnu, il faudra prendre soin de s’assurer que les notions de pression et de débit sont effectivement connues des élèves. La plupart du temps, ce n’est pas le cas. La marche sur laquelle on s’appuie pour gravir la suivante n’est donc peut-être pas assez solide, ou simplement pas disponible. Une vérification préalable, ou, à la limite, une bonne explication préliminaire semble alors indispensable. On peut voir ici que les analogies peuvent être utiles, mais si l’on n’est pas vigilant quant à l’existence effective du « connu » et quant aux raisons exactes pour lesquelles on les emploie, les progrès souhaités risquent de ne pas se présenter. »

Cet extrait nous rappelle qu’il faut vérifier 1) si les élèves ont les connaissances requises pour comprendre les analogies et 2) si les analogies entretiennent des conceptions erronées.