Aspects mythiques de la puissance électrique

ou

L‘évolution des préconceptions et modèles mentaux des élèves sur l’électricité (intensité et tension) via l’utilisation d'une simulation informatique.

Auteurs : Claudio Lucchesi, Julien Morel et Silvia Necco

Etablissements et degrés :

Claudio Lucchesi : ECG Henri Dunant (préparatoire)

Julien Morel : CO Montbrillant (10^ème)

Silvia Necco : CO La Golette (10^ème)

Mots - clés : intensité du courant, tension, simulation, puissance, résistance, circuits en série et en parallèle, règles de brillance des lampes.

1 Problématique

La problématique consiste à observer comment l’utilisation d’un MITIC de simulation de circuits électriques - en complément de l'expérimentation - peut faire évoluer favorablement les préconceptions et les modèles mentaux des élèves sur l’électricité.

2 MITIC utilisé

· L’artefact choisi (Circuit Construction Kit) fait partie des simulations proposées par le site PhET développé par l’Université de Boulder, Colorado.

· Le programme java est téléchargeable gratuitement (en français) à l’adresse :

http://phet.colorado.edu/fr/simulation/circuit-construction-kit-dc

La simulation permet de construire des circuits électriques en utilisant des fils, des résistors, des lampes, des piles et des interrupteurs. De plus, des instruments de mesure (voltmètre et ampèremètre) peuvent être inclus dans le circuit. La ddp de la pile peut être variée, ainsi que la résistance électrique des résistors et des lampes. Les circuits crées peuvent être sauvegardés.

Ce MITIC offre une large palette d’applications ; l’utilisateur peut construire toutes sortes de circuits différents et l’observation des paramètres (U et I) est aisée.

3 Conjectures

Principalement, l’intérêt didactique d’un MITIC réside dans sa capacité à faire évoluer les préconceptions des élèves sur un ensemble de notions.

Un des objectifs du cours d’électricité pour le profil scientifique de 10^ème est d’ « utiliser un modèle analogique pour prévoir le changement de fonctionnement d'un circuit lors d'une modification de celui-ci ». En particulier, l’élève doit reconnaître « qu’une modification quelconque d’un circuit (ajout/suppression d’un récepteur ou modification de la tension du générateur, par exemple) induit la modification des courants et/ou tensions (ou ddp) du générateur et d'un ou plusieurs récepteurs du circuit, et réciproquement»[1].

Nous pensons que l’artefact choisi peut être exploité de façon complémentaire à l’activité expérimentale en classe afin de comprendre la relation entre tension, intensité du courant et résistance électrique, ainsi que l’interprétation physique de la puissance électrique.

Grace à sa flexibilité, cette simulation offre en particulier des possibilités qui ne sont pas directement accessibles lors d’une activité expérimentale :

· possibilité de simuler un court-circuit ;

· possibilité de visualiser le « déplacement » des charges dans un circuit électrique (intensité du courant) ;

· possibilité de changer la résistance des lampes de manière continue ;

· possibilité de changer la tension du générateur dans un large domaine de valeurs.

L’activité MITIC ne se substituera pas à l’expérience pratique. Les élèves vont donc approcher les questions de puissance électrique dans une leçon expérimentale préalable, dans laquelle ils pourront acquérir un sens de réalité pratique, avec des vraies lampes.

Afin de valider l’artefact, les comportements électriques observés en laboratoire pourront être reproduits au début de la séance MITIC avec ledit artefact.

Par conséquent, nous formulons les conjectures suivantes :

• La variation - continue et sur une plage très large - des paramètres (U, I et R) permet aux élèves de confronter leurs modèles mentaux à la réalité simulée et de les faire évoluer. En particulier, ils auront l’occasion de se rendre compte que l’électricité n’est pas « si simple ». Pour appréhender certaines situations inattendues, ils devront revoir leurs conceptions erronées et utiliser de « meilleurs » modèles, tels que :

- le modèle circulatoire,

- le modèle microscopique avec les électrons comme porteurs de charge (au post-obligatoire),

- l’interprétation/compréhension/utilisation des grandeurs électriques telles que l’intensité du courant et la différence de potentiel.

Le très grand nombre d'essais que la simulation autorise augmente le nombre de confrontations des modèles mentaux des élèves à la réalité simulée. Ce grand nombre de confrontations fait évoluer les modèles mentaux des élèves de manière plus efficace, en augmentant :

- le nombre de décisions prises en référence à ces modèles et

- l'utilité perçue des modèles.

Une plus grande diversité de situations explorables en simulation permet :

- de mieux révéler aux élèves la puissance explicative du modèle à institutionnaliser,

- de mieux mettre en défaut les modèles naïfs (tels que « les ampoules plus puissantes sont plus gourmandes et "tirent" plus de courant »).

Les simulations permettent aux élèves d’expliciter plus et mieux ce qu’ils pensent, c’est-à-dire :

- leurs modèles naïfs au début,

- leurs modèles évoluant au cours de l'activité,

- leurs modèles revus en fin d’activité.

Cette meilleure explicitation permettra à l’enseignant, en retour, une meilleure prise en compte des conceptions des élèves, qui seront ainsi mieux discutées, mises en défaut, etc. Ceci permettra également de mieux adapter le cours aux pré-conceptions des élèves.

• Le travail en groupes étend la confrontation élève-machine à l’univers sémantique de la confrontation entre pairs. Cette confrontation étendue amplifie l’explicitation des préconceptions des élèves, en accord avec l’approche socio-constructiviste.

Une approche MITIC donne la possibilité de travailler/simuler à la maison comme devoir ou comme révision en vue d'une épreuve et permet une nouvelle forme d’extension de la relation pédagogique en dehors de la salle de classe.

4 Type et place des MITIC intégrés dans le projet de la séquence d’enseignement

4.1 Avant la séquence

· La notion de résistance électrique a été introduite et les résistances de divers matériaux ont été mesurées.

· Courant électrique : le sens du courant a été identifié, la notion de déplacement de porteurs de charges a été introduite et travaillée. L’intensité a été définie comme le débit de charge électrique.

· Tension ou différence de potentiel (ddp) : la notion a été introduite. Elle explique la mise en mouvement des porteurs de charges et représente l’énergie portée par unité de charge électrique.

· Le nombre de séances nécessaires a été consacré à trois activités pratiques :

- une sur la brillance des lampes en série (rôle de la tension),

- une sur la brillance des lampes en dérivation (rôle de l’intensité),

4.2 Description globale de la séquence, situant l'activité de l'élève

Nous prévoyons une séance de 2 x 45 minutes qui inclut la familiarisation des élèves avec le logiciel et une activité guidée (fiche élève) en groupes de 2 élèves, puis une phase de réflexion par groupes de 4 élèves, avant la mise en commun (présentations par les élèves) et la phase finale d’institutionnalisation.

Le contenu de la fiche élève est esquissée dans la case grisée.

4.3 Remarques

1. Pour la présentation et la mise en commun, les groupes de 2 qui ont travaillé sur la même fiche se rassemblent en groupes de 4/6 en vue d’une seule présentation commune de la fiche de travail.

2. Les présentations des élèves se feront en projetant un poste de travail de groupe sur écran. Un élève restera devant le poste de travail et les autres viendront devant pour présenter.

3. Pour les groupes plus rapides ou plus motivés qui auraient terminé leur première fiche avant les autres, il sera proposé une fiche de travail optionnelle dans laquelle on mélangera des lampes en série et des lampes en parallèle. Ce travail se fera sur des schémas pré-sauvegardés.

Une série de questions ciblées guidera les élèves vers une explication de la brillance des lampes en fonction de leurs résistances.

5 Contraintes et démarches dont il faut tenir compte pour la mise en place de la séquence

Afin d'assurer le bon déroulement de la séance en salle informatique, nous préparerons deux "fiches élèves" visant à guider l'utilisation du programme de simulation. Les deux types de montages déjà manipulés par les élèves lors des "séances pratiques" seront réutilisés avec le programme.

Ainsi la première fiche élèves s'intéressera au montage de deux ampoules en série et l'autre de deux ampoules en parallèle.

Les questions posées seront regroupées en deux parties :

· Première partie : Questions générales.

- Comment court-circuiter le générateur ? Que se passe-t-il ? Par où passe le courant ?

- Comment expliquer l'intensité du courant en fonction du "flux de porteurs de charge" ?

· Deuxième partie : Etude de la brillance des lampes.

- Que se passe-t-il si l'on change la résistance des ampoules ?

- Cette partie ne sera pas traitée uniquement avec des questions ouvertes mais une série de "mesures" sera demandée dans le but de calculer la puissance P=U.I pour chaque lampe.

- Une série de question servira ensuite à amener les élèves à discuter de la relation entre la brillance de la lampe, la puissance consommée et la résistance de la lampe.

- Une dernière question de réflexion présentera une situation non étudiée expérimentalement, afin d’introduire un enjeu supplémentaire pour les élèves.

La phase de mise en commun permettra d'expliciter la différence entre les réponses obtenues pour un circuit en série et un circuit en parallèle. L'institutionnalisation permettra de rappeler que :

· Dans un circuit en série, la lampe qui brille le plus est celle qui possède la plus grande résistance.

· Dans un circuit en parallèle, la lampe qui brille le plus est celle qui possède la plus petite résistance.

· De manière générale, la lampe qui brille le plus est celle qui consomme la plus grande puissance.

6 Dispositifs mis en place pour "quantifier" l'impact du MITIC sur la représentation mentale des élèves

Afin d’appréhender l’impact de la séance MITIC, nous adopterons la démarche suivante :

· un pré-test visant à sonder les modèles mentaux des élèves sera utilisé à l'issue de la séance pratique qui précède le cours avec MITIC.

· Pendant l’activité des groupes (de 2, puis de 4) – comme mentionné dans le canevas ci-dessus - l’enseignant observera les indices suivants :

- les commentaires, questions et réactions des élèves,

- ce dont les groupes parlent, comment ils gèrent les désaccords autour d'une réponse : s'ils expriment leurs modèles lors des échanges,

· La phase suivante de présentation du travail des groupes (de 4) par les élèves servira d’évaluation formative. L’E récoltera alors les indices nécessaires à sa compréhension de l’impact du MITIC ; récolte basée sur une grille de critères, qui sera établie en regard des résultats des pré-tests.

· Les productions écrites des élèves sur leurs fiches seront collectées en fin de séance et leur analyse à posteriori permettra un affinement de notre recherche.

Ces mesures devraient nous permettre de quantifier l'évolution des représentations mentales des élèves après avoir utilisé le programme de simulation.

[1] http://bdp.ge.ch/webphys/ : attentes du cours « L’énergie dans les circuits électriques », objectif n.4.

Aspects mythiques

de la puissance électrique

L‘évolution des préconceptions et modèles mentaux des élèves sur l’électricité

(intensité et tension) via l’utilisation d'une simulation informatique.

ANALYSE

1 Problématique

Observer comment l’utilisation d’un artefact de simulation de circuits électriques - en complément de l'expérimentation - peut faire évoluer favorablement les préconceptions et les modèles mentaux des élèves sur l’électricité.

2 Conjectures initiales

Nous reportons ici les conjectures initiales formulées dans la synopsis.

- La variation - continue et sur une plage très large - des paramètres (U, I et R) permet aux élèves de confronter leurs modèles mentaux à la réalité simulée et de les faire évoluer.

- Le très grand nombre d'essais que la simulation autorise augmente le nombre de confrontations des modèles mentaux des élèves à la réalité simulée. Ce grand nombre de confrontations fait évoluer les modèles mentaux des élèves de manière plus efficace, en augmentant

• le nombre de décisions prises en référence à ces modèles et

• l'utilité perçue des modèles.

- Une plus grande diversité de situations explorables en simulation permet :

• de mieux révéler aux élèves la puissance explicative du modèle à institutionnaliser

• de mieux mettre en défaut les modèles naïfs (tels que « les ampoules plus puissantes sont plus gourmandes et "tirent" plus de courant »).

- Les simulations permettent aux élèves d’expliciter plus et mieux ce qu’ils pensent, c’est-à-dire :

• leurs modèles naïfs au début,

• leurs modèles évoluant au cours de l'activité,

• leurs modèles revus en fin d’activité.

- Le travail en groupes étend la confrontation élève-machine à l’univers sémantique de la confrontation entre pairs. Cette confrontation étendue amplifie l’explicitation des préconceptions des élèves, en accord avec l’approche socio-constructiviste.

- Une approche MITIC donne la possibilité de travailler/simuler à la maison comme devoir ou comme révision en vue d'une épreuve et permet une nouvelle forme d’extension de la relation pédagogique en dehors de la salle de classe.

3 Passation de l'activité

Notre séance MITIC a été proposée à nos classes après plusieurs leçons (sur des bases théoriques et expérimentales) dédiées à l'électricité.

En particulier:

• La notion de résistance électrique a été introduite et les résistances de divers matériaux ont été mesurées.

• Courant électrique : le sens du courant a été identifié, la notion de déplacement de porteurs de charges a été introduite et travaillée. L’intensité a été définie comme le débit de charge électrique.

• Tension ou différence de potentiel (ddp) : la notion a été introduite. Elle explique la mise en mouvement des porteurs de charges et représente l’énergie portée par unité de charge électrique.

• Nous avons fait en classe une activité expérimentale sur la brillance des lampes en série et en dérivation. Afin d'unifier les règles de brillance, la notion de puissance électrique a été introduite.

Pendant la séance, les élèves ont travaillé en salle informatique, avec un ordinateur par élève (ou pour 2 élèves chez Claudio).

• Silvia a travaillé avec une classe de 10e LS (CO, 18 élèves),

• Julien avec deux classes de 10e LS (CO, 14 élèves chacune),

• Claudio avec 4 classes (10 et 12 élèves en 2e ECG,14 et 14 élèves en préparatoire ECG).

Les élèves avaient la possibilité d'interagir par deux ou trois. Claudio a proposé une activité de 4x45 minutes par classe, alors que Julien et Silvia ont utilisé 2x 45 min (contrainte liée à l'évaluation commune).

4 Fiches élèves

Afin de guider l'activité des élèves, nous avons préparé une "fiche élève" (voir fichier "fiche_eleve.pdf") comportant trois parties:

1) Introduction / familiarisation :

• Montage de circuit simple (une lampe, une pile),

• Variation de la résistance et de la tension,

• Mesure de tension et d'intensité, cas d'un court-circuit du générateur.

2a) Montage de deux lampes en série :

• Étude de la brillance en fonction de la résistance des deux lampes.

• "Cas particulier" d'un court-circuit d'une des deux lampes.

• Calcul de la puissance et relation avec la brillance.

2b) Montage de deux lampes en dérivation :

• Étude de la brillance en fonction de la résistance des deux lampes.

• Calcul de la puissance et relation avec la brillance.

• Court-circuit d'une lampe = court-circuit du générateur.

3) Conclusion :

• Mise en commun et règles générales de brillance des lampes.

5 Traces

Pendant l’activité des élèves, nous avons observé et collecté les types de traces suivants :

1) Nos observations;

2) Les commentaires, questions et réactions des élèves;

3) Traces écrites (fiches élève);

4) Vidéo, photos.

5.1 Nos observations

• En général les élèves montrent de l’enthousiasme et se mettent à expérimenter avec l’artefact sans difficulté. Pendant la première partie, les enseignants laissent une certaine liberté aux élèves pour qu'ils puissent se familiariser avec le logiciel en utilisant les différents composants (piles, résistors, files, interrupteurs, lampes), les instruments de mesure (voltmètre et ampèremètre). Les élèves comprennent rapidement comment changer les différents paramètres (tension de la pile, résistance d’une lampe).

• Observation d'un enseignant pendant l'activité : "Je suis épaté, les élèves travaillent, alors que ce ne sont pas des classes spécialement bosseuses. Je ressens une sorte « d’orgasme pédagogique » quand je suis au centre de la classe, en retrait cognitif, et que j’entends tous les groupes discuter de physique et argumenter. C’est magnifique !"

• En général, nous observons que les groupes les plus faibles en classe "normale" sont aussi les plus faibles en salle informatique. Néanmoins, même les élèves les plus faibles semblent s’intéresser authentiquement à la tâche.

• Les élèves travaillent de manière plutôt indépendante, en nous posant juste quelques questions. Comme l’ambiance est bonne et qu’ils travaillent, nous avons tous décidé (sans nous concerter préalablement) de laisser tomber les mises en commun et les institutionnalisations pour cette séance.

• Non seulement les groupes de deux/trois discutent, mais il y a des argumentations entre ces groupes, soit pour s’entraider, soit pour résoudre un problème particulier.

• Observation d'un enseignant pendant l'activité : "Vers la fin des deux heures, la classe est fatiguée. Comme je sens qu’ils en ont vraiment assez et que je ne peux plus rien en tirer d'utile, à 5 minutes de la fin je les autorise à surfer avec leur ordi. Étonnamment (pour moi), ils vont tous sur leurs téléphones plutôt que sur les ordis ! L’ordinateur a supplanté la télé, mais maintenant c’est le téléphone qui a supplanté l’ordinateur…". Que faisons-nous avec ceci en tant qu'enseignant?

5.2 Commentaires, questions et réactions des élèves

Sur le déplacement des charges :

La visualisation du déplacement des charges dans le circuit est

• parlante et utile pour les élèves,

• permet de renforcer le modèle circulatoire du courant électrique,

• stimulante : « Monsieur regardez, on voit les trucs bouger ! »,

• Certains élèves semblent découvrir dans cette activité que les ampoules ont deux bornes (au début ils utilisent qu'une des deux bornes), bien qu’ils en aient manipulé souvent. On a entendu les élèves s'exclamer : « Aaaah, et puis ça passe comme ça dans l’ampoule ? »… et pourtant on leur avait expliqué plusieurs fois comment le courant passe dans une ampoule, on avait dessiné des ampoules, dessiné le trajet du courant., etc…

• En particulier, on voit bien que dans un circuit série, le déplacement des charges est le même partout, alors que dans un circuit en dérivation les charges se séparent à l'endroit des noeuds et circulent ensuite à des débits différentes dans les branches.

Sur la visualisation du court-circuit :

Quelques remarques d'élèves :

• « La pile prend feu, c’est normal ? »

• " Pourquoi ces valeurs bizarres sur l’ampèremètre ? On peut écrire que l'intensité est infinie ?"

• « Monsieur, pourquoi ça brûle ? » Sa camarade : « Elle a branché la lampe en court-circuit ».

Ces remarques des élèves, présentes dans toutes nos expérimentations, soulignent le caractère surprenant du court-circuit, qui peut être simulé avec l'artefact sans danger, contrairement à l'expérimentation.Des élèves ont joué à faire brûler des piles ou des résistances.

Quand on court-circuite un récepteur, on observe bien (contrairement au cas expérimental) que le courant ne circule plus dans le récepteur.

Sur la simulation du circuit série :

Les élèves voient bien comment les charges circulent, par contre ils confondent facilement le courant et la tension. Ainsi, ils demandent souvent :

« La tension c’est les Volts ? Le courant c’est les Ampères ? Monsieur, A c’est quoi ? Etc… ». Il vaudrait peut-être mieux associer un rappel de ces questions à la séquence; ou alors est-ce mieux qu’ils y soient confrontés par leur travail ?

Sur la simulation du circuit en parallèle:

La notion que la tension sur les lampes est la même que celle du générateur n'est pas évidente pour les élèves; il a fallu souvent le rappeler. Les fiches élèves ne sont pas directives sur ce point et l'élève doit réfléchir.

Sur les règles de brillance:

Les élèves ne se souvenaient pas du fait que l'ampoule qui brille le plus est celle qui a la plus forte puissance, ce qui avait pourtant été traité au cours. La simulation, avec la formule P=U.I permet de bien visualiser cette règle et son application dans le circuit série (plus grande tension donc plus grande résistance) et dans le circuit parallèle (plus grand courant donc plus faible résistance).

Sur la résistance interne de la pile:

Un élève demande : "Pourquoi il y a une résistance dans la pile ?" - Le logiciel permet de changer la résistance interne de la pile, mais ceci n’est pas traité en cours.

Autres points :

• • Certains élèves ont joué avec l’aspect graphique de l’artefact (en dessinant des objets avec les fils électriques ou en changeant la couleur de fond),

  • Certains élèves ont utilisé les objets du « panier à main » (un chien, un billet d’argent, une main...).

5.3 Traces écrites sur fiches élève

Afin d’analyser l’impact de l’usage de l’artefact, nous avons collecté les fiches de l’activité complétées par les élèves. Après la première partie de familiarisation avec le logiciel (que les élèves ont rempli sans difficulté), nous avons proposé deux tâches comportant la construction de circuits avec des lampes branchées en série et en dérivation.

Chaque tâche comportait une partie de « prévisions » et une partie de « validation expérimentale » à l’aide de l’artefact. Le but de la phase de prévision était de sonder les préconceptions des élèves.

Exemple de prévision :

Supposons que nous branchions en série deux lampes, L₁ avec une résistance de 5 Ω et L₂ avec une résistance de 20 Ω. Laquelle des deux lampes sera la plus brillante ? Justifiez votre prévision par un raisonnement.

1) Plusieurs élèves ont fait la prévision correcte (la lampe L₂ brille le plus), mais en ont donné une justification erronée :

• « C’est la lampe L₂ qui brille le plus car elle a plus d’intensité »

• « L₂ brillera le plus ; plus il y a de Ohms moins sa freine le courant ».

2) Les élèves ont peu utilisé les résultats expérimentaux déjà vus. Cela semble indiquer que

• une expérience seule n’est pas suffisante pour « fixer » une connaissance;

• l’apprentissage des élèves nécessite une exposition multiple à un savoir;

• le lien artefact/réalité (expérimentée en classe) est probablement mal perçu par les élèves. En fait, tout se passe un peu comme si le cours et les expérimentations numériques, telles que nous les avons menées, étaient vus par les élèves comme deux cours différents entre lesquels ils ne font pas ou peu de relation.

Les supports de cours sont complets, la plupart des élèves est arrivée aux pages 5-6 du dossier (lampes branchées en série). Certains sont arrivés à la page 9 (lampes branchées en dérivation).

Pour l'enseignant qui a enseigné 4 heures, quelques élèves ont arrivés au bout de l'activité.

5.4 Vidéos, photos

Voici quelques photos prises (avec le consentement des élèves) lors de l'activité :

6 Modalités d’intégration et pertinence de l’artefact

• L'artefact semble très pertinent pour lutter contre les préconceptions erronées fondamentales. Beaucoup d'élèves ont "consolidé" (voire découvert) des notions de base telles que le sens du courant, le déplacement des « porteurs de charges », la répartition de l'intensité dans les boucles de courant, les différentes bornes des dipôles (lampe).

• Il a ainsi été difficile d’emmener toute la classe jusqu’à l’étude de la puissance. Il aurait peut-être mieux valu utiliser l’artefact aussi au début du cours pour introduire les notions de base (modèle circulatoire, courant, etc) et de le reprendre à diverses moments durant le cours.

• En effet, l’utilisation de l’artefact a été peu mise en relation avec l’expérimentation en classe et/ou le cours.

• Notre hypothèse est qu'il faudrait intégrer l’artefact étroitement au cours plutôt que de l’utiliser comme une nouveauté pédagogique intervenant après le cours classique.

7 Limites de l’usage de l’artefact

7.1 Limites de notre utilisation

• Au vu des traces que nous avons récoltées, cet artéfact aurait dû être intégré au début du cours lors de l’introduction des notions de base.

• Notre idée première - d'utiliser cet artefact pour travailler la puissance électrique - aurait probablement nécessité plusieurs séances de familiarisation et d'utilisation réparties tout au long du cours d’électricité.

• Pour certaines des classes, 1,5 heures de simulation était un peu trop long et la concentration des élèves a diminué. De plus, emportés par l’enthousiasme suscité par la simulation, nous avons omis (volontairement) les mises en commun, qui auraient pu être très fructueuses.

• Ainsi, même une simulation informatique ne constitue jamais un cours-type mais doit être adaptée à chaque niveau et chaque classe. Dans ce sens, l’absence de fiche-élève donnerait à l’enseignant(e) plus de liberté pédagogique.

7.2 Limites générales

• Certains bugs ou "dysfonctionnements" de l'artefact ont été "découverts" par des élèves lors de l'utilisation. Exemple: les paramètres associés aux objets du "panier à main" ne sont pas réalistes.

• L’utilisation ponctuelle de cet artefact requiert un guidage conséquent des élèves (fiches élève).

• L’artefact n’est pas très efficace pour faire comprendre la notion de tension (même s'il permet de la mesurer à l'aide d'un voltmètre).

8 Réflexions

Il nous apparait que cet artéfact devrait être intégré de manière plus étroite au cours d’électricité de sorte à ce que son utilisation devienne familière pour les élèves (en particulier pour réduire l'écart entre l’artefact et la réalité expérimentée).

Pour ce faire nous proposons de ne pas restreindre l’utilisation de cet artéfact aux salles informatique:

• Lors d’une réalisation expérimentale des élèves, l’enseignant(e) pourrait projeter la simulation du montage afin que les élèves puissent établir un lien entre le montage réel et sa simulation. Cela n’exclut absolument pas les séances d’utilisation par les élèves en salles informatique mais permet une confrontation plus fréquente avec l’artéfact.

• Nous nous interrogeons sur la possibilité d’installer cet artefact sur les smartphones des élèves pour s’en servir régulièrement en complément des activités pratiques.

Une telle pratique devrait permettre aux élèves d’utiliser cet artéfact de manière autonome afin de confronter leur conceptions à la réalité simulée, en particulier pour

• valider rapidement des prévisions, la simulation étant beaucoup plus rapide et simple à mettre en œuvre qu'un montage réel. Nous rappelons qu'un des objectifs du cours d’électricité pour le profil scientifique de 10^ème est d’ « utiliser un modèle analogique pour prévoir le changement de fonctionnement d'un circuit lors d'une modification de celui-ci ». En particulier, l’élève doit reconnaître « qu’une modification quelconque d’un circuit (ajout/suppression d’un récepteur ou modification de la tension du générateur, par exemple) induit la modification des courants et/ou tensions (ou ddp) du générateur et d'un ou plusieurs récepteurs du circuit, et réciproquement».

• utiliser l’artéfact à la maison pour des devoirs ou des révisions.

9 Révision des conjectures initiales

Sur la base de notre analyse, nous pensons que nos conjectures restent valides, sous condition d'intégrer l'artéfact au cours de physique en l'adaptant soigneusement au groupe-classe concerné (c'est à dire, en intégrant le cyberprof dans le cours). Un usage ponctuel est à notre avis moins efficace. Dans ce cas, le prof doit guider les élèves pour qu’ils puissent dialoguer avec le cyberprof.