Enseignement de la Physique : les concepts d’espace et de temps en Physique

Auteur(s)

Munoz Nina

Année de soutenance

2025

Directeur(s)

Lucas Bruno

Diplôme

Master MEEF - 2ème année

Mention

Mention Second degré

Parcours-type

Professeur de Physique-Chimie

Composante

Ecole supérieure du professorat et de l'éducation de l'académie de Limoges

Thème(s)

Physique - Chimie, minéralogie, cristallographie

Mots-clés

Physique -- Étude et enseignement (secondaire),

Gravitation -- Étude et enseignement (secondaire),

Espace et temps -- Étude et enseignement (secondaire)

Les notions d’espace et de temps sont fondamentales en physique et constituent des concepts complexes, tant d’un point de vue historique que didactique. Ce mémoire s’intéresse aux difficultés rencontrées par les élèves dans l’assimilation de ces notions et propose des stratégies pédagogiques visant à déconstruire leurs conceptions initiales erronées. L’étude débute par une analyse de l’évolution des définitions de l’espace et du temps à travers les travaux de penseurs majeurs, d’Aristote à Einstein. Les changements de paradigme influencent profondément l’enseignement de la mécanique. Les recherches menées en classe révèlent plusieurs conceptions erronées des élèves notamment la séparation entre l’espace terrestre et l’espace cosmique. Ces conceptions, souvent héritées de l’expérience quotidienne, constituent des obstacles à l’apprentissage des lois de Newton et de la gravitation universelle. Face à ces difficultés, ce mémoire propose plusieurs stratégies didactiques : l’utilisation de l’histoire des sciences pour contextualiser les théories, des évaluations diagnostiques et formatives pour identifier et suivre l’évolution des conceptions des élèves, ainsi que des tâches complexes favorisant la réflexion et la mise en situation. Une séquence pédagogique testée en classe de 3ᵉ est détaillée, incluant des expériences et activités interactives visant à démontrer l’universalité des lois de la mécanique classique. L’analyse des résultats montre que ces approches peuvent être améliorées pour permettre aux élèves de mieux appréhender la gravitation et d’intégrer progressivement la vision newtonienne du mouvement. Cette étude souligne ainsi l’importance d’une démarche progressive et interactive pour surmonter les conceptions initiales et favoriser une compréhension scientifique rigoureuse de l’espace et du temps.