Volume 15, novembre 1999, pp. 87-122.


La propagation des ondes en dimension 3 : analyse des difficultés des étudiants quant au modèle géométrico-ondulatoire

Analysis of students' difficulties on the wave geometrical model of three dimensional waves


Laurence MAURINES

IUFM de Créteil, LDPES
Université Denis Diderot Paris 7, case 7086
2, place Jussieu
75251 Paris cedex 05, France.

Résumé

Cet article analyse la manière dont les étudiants utilisent les concepts de «rayon» et de «surface d'onde» ainsi que le principe de Huygens-Fresnel pour décrire, expliquer et représenter graphiquement des situations où une onde (sonore ou lumineuse) se propage selon plusieurs directions (propagation, réflexion, diffraction). Pour les deux types d'onde, on note les mêmes tendances vers un raisonnement de type géométrique et mécaniste, vers une réduction du nombre de variables, vers une matérialisation des concepts. Quelques remarques sur des livres scolaires ou de vulgarisation et quelques propositions pédagogiques sont faites.

Mots clés : raisonnement commun, université, rayon, surface d'onde, principe de Huygens-Fresnel.

Abstract

This paper analyses the difficulties encountered by students while learning propagative wave phenomena in a three dimensional medium. Two types of waves (sound, light) and three types of situations (propagation in an open space, reflection, diffraction) are considered. The main question explored concerns the ways students use the concepts of «ray» and «wave surface» as also the Huygens-Fresnel principle when drawing their ideas. Three tendencies are shown to recur : a geometric and mechanistic reasoning, a reduction in the number of variables, a materialization of concepts. Some school text-books have been analysed and some pedagogical implications are discussed.

Key words : common reasoning, university, ray, wave surface, Huygens-Fresnel principle.



Resumen

Este artículo analiza la manera como los estudiantes utilizan los conceptos de «rayo» y de «superficie de onda», así como el principio de Huygens-Fresnel, para describir, explicar y representar gráficamente situaciones donde una onda (sonora o luminosa) se propaga en diferentes direcciones (propagación, reflexión, difracción). Para los dos tipos de onda, se nota la misma tendencia hacia un razonamiento de tipo geométrico y mecánico, y una reducción del número de variables, así como una materialización de los conceptos. Se plantea en el mismo algunas observaciones a los libros escolares o de vulgarización y se proponen algunas proposiciones pedagógicas.

Palabras claves : razonamiento común, universidad, rayo, superficie de onda, principio de Huygens – Fresnel.