Projet groupe 3 : Bastien M. Donik K. Thierry A.

Structure

 

 

Problématique :

 

Comment l'utilisation de simulations permet-elle aux élèves de voir la structure fonctionnelle d'un circuit électrique indépendamment des parcours très variés des fils et des composants ?

 

 

Conjectures :

 

1)      En passant de nombreuses fois de photos de circuits électriques à la simulation de circuits, les élèves pourront se rendre compte que certains éléments de circuit (tels que le nombre de fils, l'allure des fils et la longueur des fils) peuvent être simplifiés dans la simulation.

2)      En passant de nombreuses fois de schémas de circuits électriques à la simulation de circuits, les élèves pourront faire les liens entre le modèle schématique et le fonctionnement du circuit.

3)      Sur la base des expériences précédentes, on s'attend à ce que les élèves fassent plus facilement les liens entre la modélisation schématique et le fonctionnement réel du circuit, notamment en sachant prédire si une ampoule s'allume ou non.

4)      Ayant pu tester de nombreux positionnements de composants, sur la simulation, on s'attend à ce que les élèves positionnent correctement les composants (pas de court-circuit, circuits fermés, montage en parallèle et montage en série) dans la réalité.

 

Artefacts choisis :

 

-          Plickers

-          Phet simulation – kit de construction de circuit CC https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_fr.html

 

Déroulement :

 

Avant la leçon :

 

1.      Présentation de l’artefact par l’enseignant sur beamer, avec feedback plickers.

a.       Manipulations de l’enseignant

                                                                i.      Manipuler la simulation

                                                              ii.      Montrer les différences de symbole EU - USA

2.      Questions plickers 1

                                                                i.            Fonctionnalités de l’artefact

                                                              ii.            Différencier montage série/parallèle

                                                            iii.            Comment brancher les appareils de mesure

                                                            iv.            Repérer un court-circuit

 

 

 

 

Pendant la leçon :

 

Les parties mises entre parenthèses font référence au document annexe Fice_eleve.docx

1.      Tâche de rappel

Questionnaire Plickers sur la schématisation des circuits électriques

                                                       i.            Différentes questions quant aux règles de schématisation des circuits électriques sont posées aux élèves

                                                     ii.            En fonction des réponses, des rappels sont effectués afin que tous les élèves partent avec les mêmes bases pour la suite de l’activité

2.      Pré-test (Partie 1)

Les élèves passent de photos à des schémas

                                                        i.            Les élèves ont des photos de circuits à disposition

                                                      ii.            Ils font les schémas correspondants

                                                     iii.            Ils prédisent quelles lampes vont s'allumer

3.      Utilisation de l’artefact par les élèves (Partie 2)

Les élèves passent de photos à la simulation

                                                          i.            Les élèves ont des photos de circuits à disposition

                                                        ii.            Ils réalisent les simulations

                                                      iii.            Ils prennent des captures d’écran de chaque simulation

4.      Utilisation de l’artefact par les élèves (Partie 3)

Les élèves passent de schémas à la simulation

                                                          i.            Les élèves ont des schémas de circuits à disposition

                                                        ii.            Ils réalisent les simulations

                                                      iii.            Ils prennent des captures d’écran de chaque simulation

5.       Test post utilisation de l’artefact (Partie 4)

Les élèves à disposition le même document qu’au point 1.

                                                        i.            Ils ont des photos de circuits à disposition

                                                      ii.            Ils font les schémas correspondants

                                                     iii.            Ils prédisent quelles lampes vont s'allumer

6.      Pour aller plus loin

Si les élèves sont preneurs et rapides dans la réalisation des différentes tâches, différentes activités peuvent être proposées, et les résultats pourraient éventuellement être comparés avec les résultats des élèves lors des précédentes tâches

                                                       i.            Concours : Un circuit avec beaucoup de fils inutiles/trop longs est présenté aux élèves, ils doivent ensuite faire le schéma du circuit et réaliser le même circuit avec un minimum de composants

                                                     ii.            Les élèves reçoivent des schémas et doivent ensuite réaliser le montage

                                                   iii.            Expliquer le branchement des appareils de mesure (voltmètre/ampèremètre) et les conséquences d’un mauvais branchement. Des photos de montages avec appareils de mesure sont ensuite présentées aux élèves et ils doivent prédire si l’appareil est bien branché, puis vérifier leurs prédictions avec la simulation

 

Commentaire :

 

Nous ne pourrons pas le tester, mais nous pensons que le fait de pouvoir voir le dynamisme d’un circuit électrique grâce à l’artefact utilisé devrait pouvoir améliorer la compréhension des élèves quant au fonctionnement de ces circuits. On dit aux élèves que le générateur donne de l’énergie aux porteurs de charge, puis les différents récepteurs utilisent cette énergie. L’artefact utilisé montre assez clairement le mouvement des porteurs de charge, ce que l’on ne peut pas montrer aux élèves en classe.


Note : La fiche élève n'a pas encore été mise à jour, la structure proposée ci-dessus fera référence à la v.2 de la fiche élève qui sera uploadée dès que possible


[version antérieure retirée pour clarifier la lecture ]


Commentaires du CE 26 I 20 :

Vos conjectures paraissent intéressantes et pourraient conduire à réaliser une leçon intéressante. Mais pour en observer les effets et les optimiser Il faut des observables que vous n'explicitez pas : Il faut expliciter comment vous mesurerez que :
  • les élèves se rendent compte que certains éléments de circuit…
  • les élèves font des liens (quels types de liens ?) entre le modèle schématique et le fonctionnement du circuit.
  • les élèves font plus facilement les liens (quels types de liens ?) entre la modélisation schématique et le fonctionnement réel du circuit,
  • les élèves positionnent correctement les composants … dans la réalité.
Il faut peut-être adapter le dispositif en classe pour que des traces soient produites et recueillies pour les analyser.
Il est possible que vous preniez la mesure de ce que vous pensez obtenir de la part des élèves… et reformuliez vos conjectures plus focalisée : la 3 et la 4 me semblent contenir l'essentiel des autres,…
Cependant il y en a une qui parait implicite dans vos objectifs : savoir dessiner un schéma électrique en utilisant le formalisme propre à la physique enseignée (MàI), …et qui devrait peut-être apparaitre dans les CJ (?)
Votre projet explore une belle question et il vaut la peine de le développer pour avoir des résultats intéressants à présenter lors du colloque.


Commentaires du CE 26 XII 19 :

Orange foncé
PbL = problématique

si je comprends bien la difficulté n'est pas de "se détacher des "éléments de surface" " mais de voir la structure fonctionnelle qui est indépendante des parcours  très variés des fils et composants.

"Comment l'utilisation de simulations permet-elle aux élèves de se détacher des éléments de surface pour mieux appréhender la modélisation ?"
Pour que votre projet puisse apporter une réponse il vaudrait la peine de l'expliciter  peut-être en vous inspirant de ceci -> Savoir identifier la structure fonctionnelle d'un circuit électrique observé malgré des parcours très variés des fils et composants
Et aussi savoir dessiner un schéma électrique en utilisant le formalisme propre à la physique enseignée (MàI)

La CJ1 est très importante  peut-être expliciter ce que sont les  "allers-retours "? ( et je crois que c'est leur nombre pas leur fréquence ?)

S'agit-il de prédictions des effets d'un circuit présenté puis de vérifications sur la simulation de ces effets pour confirmer infirmer la pertinence du modèle mental des élèves, discuter comment le MàI permet de prédire mieux  et recommencer ?

S'agit-il d'observations de circuits réels avec des fils et des composants moins "parfaits" que le MàI pour établir un circuit à tester dans la simulation, le simplifier et finalement construire un schéma conforme au formalisme enseigné ?

Je pense que vous pourriez dissocier la CJ 1 en 2 ou 3 et au passage intégrer la CJ3  qui serait alors mieux explicitée.

la CJ2 pourrait être mieux formulée pour qu'elle puisse vraiment être testée.

Votre projet repose sur une très bonne idée, mais il faut la clarifier pour apporter des réponses solidement construites au colloque : il en vaut la peine

Commentaires du CE :

La problématique est encore assez ouverte , mais les CJ la précisent implicitement : intéressant, à clarifier pour focaliser le projet.
ĉ
Thierry EDU-ARMICIT,
20 déc. 2019 à 01:26
ĉ
Thierry EDU-ARMICIT,
15 janv. 2020 à 09:18
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