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Introduction à l'ExAO
Introduction à l'ExAO
Une difficulté liée à l'acquisition de données en utilisant des instruments traditionnels :
Un délai entre l'événement et sa représentation graphique est néfaste pour la compréhension du graphique. Mokros et al. (1987)
Étape supplémentaire qui monopolise la mémoire à court terme
Difficulté d’un transfert correct entre la donnée et sa représentation.
Difficulté pour l’élève de tracer en temps réel le graphique d’une expérience.
Nonnon - Enseigner les sciences avec des expérimentations assistées par ordinateur (ExAO).pdf
Nonnon (1985)
Paradigme de la lunette cognitive
Cette approche pédagogique utilise l'ordinateur pour permettre aux élèves de visualiser simultanément un phénomène physique réel et sa représentation graphique ou mathématique. En d'autres termes, la lunette cognitive sert de pont entre le monde concret et les concepts abstraits, rendant l'apprentissage plus intuitif et efficace. Grâce à cette méthode, les élèves peuvent expérimenter, manipuler des variables et observer les résultats en temps réel, ce qui favorise une meilleure compréhension des phénomènes scientifiques et une construction solide des connaissances.
Ce que permet L'ExAO (Nonnon, Fournier, 1999) :
Visualiser une mesure ponctuelle sous forme de barre graphe vertical ou horizontal, cadran ou affichage numérique,
Réaliser une prise de mesure en fonction du temps (mode oscilloscope)
Réaliser la prise de mesure d'une variable en fonction d'une autre Y=f(x)
Déterminer la relation mathématique qui existe entre deux variables, U = R
Les données sont visualisées en temps réel alors que le traitement des données s'effectue en général en temps différé.
Transformer des données en réaliser certaines opérations mathématiques
Effectuer une expérience plus rapidement et la répéter à plusieurs reprises.
L'utilisation de l'ordinateur par rapport au laboratoire classique peut être une source de motivation pour l'élève et ainsi améliorer sa perception de la science.
Activités guidées
Activités guidées
Consignes:
prendre sur la table de matériel tout nécessaire pour faire l’une des expérimentations
Faire l’expérimentation
Retourner le matériel sur la table de matériel
Faire l'activité 1 en premier. Ensuite vous pouvez faire les activités 2, 3 et 4 dans l'ordre du votre choix.
Notes:
Ce document est destiné à la formation des enseignants. Il n’est pas adapté à une utilisation auprès d’élèves
Le Labquest 1 à été utilisé pour faire ces manipulations
Activité 1: Faire une acquisition de données en fonction du temps
Activité 1: Faire une acquisition de données en fonction du temps
Intention d'apprentissage : Comment constater l’évolution d’une variable physique en fonction du temps.
Pour faire cette activité, vous aurez besoin du matériel suivant:
Un capteur parmi les capteurs suivants:
Capteur de luminosité
Accéléromètre
Capteur de température
Capteur de force
Défi : Pouvez-vous mesurer la fréquence d'oscillation du courant électrique à l'aide du capteur de luminosité et d'une ampoule incandescente?
Activité 2a : U=RI
Activité 2a : U=RI
Intention d'apprentissage : Comment prendre des données sur un capteur en fonction d’un autre capteur.
Pour faire cette activité, vous aurez besoin du matériel suivant:
Capteur de tension
Capteur d’intensité électrique
Source de tension
Résistance
Fils à pinces crocodiles (5)
Circuit à réaliser
Activité 2b : Loi des gazs parfaits
Activité 2b : Loi des gazs parfaits
Intention d'apprentissage : Comment prendre des données sur un capteur en fonction d’un autre capteur.
Pour faire cette activité vous aurez besoin du matériel suivant:
Capteur de température
Capteur de pression
Bouchon (inclus avec le capteur de pression)
Tube (inclus avec le capteur de pression)
Valve (incluse avec le capteur de pression)
Gommette bleue
Grosse éprouvette
Becher 1000ml
Plaque chauffante
Montage à réaliser
Activité 3 : Loi de Boyle-Mariotte
Activité 3 : Loi de Boyle-Mariotte
Intention d'apprentissage : Comment prendre des données sur un capteur en fonction de données acquises manuellement
Pour faire cette activité, vous aurez besoin du matériel suivant:
Capteur de pression
seringue (incluse avec le capteur de pression)
Montage à réaliser
Activité 4 : Fabriquer un capteur de volume (ml)
Activité 4 : Fabriquer un capteur de volume (ml)
Intention d'apprentissage : Comment faire une acquisition manuelle de données
Comment appliquer une transformation mathématique sur les données d’un capteur
Pour faire cette activité, vous aurez besoin du matériel suivant:
Cylindre gradué
Capteur de pression (incluant le tube inclus avec le capteur)
Cette manipulation ne peut se faire que dans Data Logger PRO
Montage à réaliser
Références
BRASSEL, H. M., (1990). Graphs, Graphing, and Graphers. What research says to the science teacher Volume 6 - The process of knowing National Science Teachers Association.
De VECCHI G., GIORDAN A. (1988) L’enseignement scientifique comment faire pour que ça marche ? Collection André Giordan et Jean Louis Martinand Z’éditions.
FOURNIER, F.,(1999) Spectre thématique : L’EXpérimentation Assistée par Ordinateur.
FRIEDLER, Y., NACHMIAS, R., LINN, M. C., (1990). Learning scientific reasoning skills in microcomputer-based laboratories - Journal of Research in Science Teaching- V27 n2 pp. 173-191 (1990).
GIORDAN, A., (1978). Une pédagogie pour les sciences expérimentales. Paris : Le Centurion/Formation, c1978.
LAZAROWITZ R., TAMIR P., (1994). Research on using laboratory instruction in science. Handbook of research on science teaching and learning. Dorothy L. Gabel.
LINN, M. C., LAYMAN, J. W., NACHMIAS, R. , (1987). Cognitive consequences of microcomputer-based laboratories Grahing skills development . Contemporary educational psychology, no.12, p 244 – 253.
MOKROS, J. , TINKER, R. F., (1987). The impact of microcomputers-based labs on children's ability to interpret graphs. Journal of Research in Science Teaching . V24 n° 4.
NACHMIAS, R., LINN, M. C., (1987). Evaluations of science laboratory data : The role of computer-presented information. Journal of Research in Science Teaching, vol. 24, no. 5, p 491 – 506.
NONNON, P., FOURNIER, F.; (1999). Computer-assisted Experimentation (CAEx ExAO). Proceeding Educational Robotics, 9ième conférence internationale sur l’intelligence artificielle en éducation. Le Mans. France.
ROGERS, L. T., (1995). The computer as an aid for exploring graphs. School Science Review, mars 1995, vol. 76, p31 - 39.
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