L'Exp

1
L'Expérimental en Sciences physiques
2
Partie A Lexpérimental et lenseignement de
lexpérimental

• 1- Les objectifs des TP
• 2- Aspects historiques
• 3- Lexpérimental - La démarche expérimentale
• 4- Etat des lieux

3
Partie BInnovations dans lenseignement
expérimental

•  
• Exemples de recherches
• Utilisation des outils informatiques
• Copex concevoir des protocoles expérimentaux

4
Partie A

• Lexpérimental
• et
• lenseignement de lexpérimental

5
Partie A Lexpérimental et lenseignement de
lexpérimental

• 1- Les objectifs des TP
• 2- Aspects historiques
• 3- Lexpérimental - La démarche expérimentale
• 4- Etat des lieux

6
Objectifs des TP

• Quels objectifs d'enseignement envisagez vous
  pour l'enseignement expérimental au Lycée ?
• Classer vos objectifs
• sans intérêt / secondaire / important /
  fondamental
• 0 1 2 3
• (reporter sur 1 transparent)

7
Objectifs des TP dans les programmes

• Quels objectifs pour les enseignements
  expérimentaux dans les programmes du Lycée ?
• Objectifs expérimentaux dans les programmes de TS
  / critères d'évaluation au bac en TS
• Objectifs dans les programmes / objectifs qui
  vous paraissent important (ou pas important)

7
8
Analyse de TP de bac (master Nguyen, 2008)

• TP de bac d'électricité sur le régime transitoire
  circuits RC et RL série
• Question de recherche quelles connaissances
  sont mobilisées par les élèves sur le modèle du
  régime transitoire lors dun TP de bac ?
• Méthodologie analyse praxéologique des TP
• Conclusion dans ces TP de type  Déterminer les
  caractéristiques dun dipôle RL , les
  connaissances sur le régime transitoire (RT) et
  sur le régime permanent (RP) sont presque toutes
  données.
• Les élèves nont pas besoin de mobiliser les
  connaissances sur les RT et RP pour résoudre les
  tâches.
• ? Les connaissances et compétences relatives au
  modèle (et à la modélisation) ne sont pas
  évaluées au bac

9
Partie ALexpérimental et lenseignement de
lexpérimental

• 1- Les objectifs des TP
• 2- Aspects historiques
• 3- Lexpérimental - La démarche expérimentale
• 4- Etat des lieux

10
Aspects historiques

• Les choix d'enseignement ont toujours été
• en relation avec l'actualité scientifique
• marqués par la vision contemporaine de la nature
  de la science
• (Millar, 2004 Belhoste,Gispert Hulin, 1996)

11
L'enseignement expérimental - Historique

• 3 grandes périodes en France
• 1902 avènement de l'enseignement expérimental
  au Lycée
• ? inductivisme
• 1970 commission Lagarrigue ? enseigner la
  science moderne
• ? vers le constructivisme
• actuel main à la pâte TPE - démarche
  d'investigation évaluation Bac compétences
  expérimentales, ... aspects sociétaux
• ? socio-constructivisme

12
L'enseignement expérimental - Historique

• 1902 "l'initiation à la méthode expérimentale
  participe à la formation de l'esprit" "les
  exercices pratiques offrent à l'élève ... le
  sens de la réalité, la notion de loi et lui
  permettent d'entrevoir, entre les phénomènes en
  apparence les plus dissemblables, les rapports
  qui les unissent.... Non seulement l'élève
  devient actif, mais il s'exerce au raisonnement
  et acquiert un esprit critique." "apprendre à
  observer et à mesurer" Mais ... ritualisation
  création BUP
• 1970 "culture générale à des élèves très
  divers" "informer les adolescents de réalités
  de leur temps (techniques, conceptuelles,
  méthodologiques)" - "dénonce le décalage avec les
  "math modernes"" "présenter l'interaction
  dialectique entre théorie et expérience "place
  de choix de la physique microscopique" Mais ...
  perte du concret
• Exemple en 1902 courant électrique présenté par
  ses effets (électrolitique, calorifique,
  magnétique) / en 1970 flux d'électrons

13
Finalités de lenseignement actuel des sciences

• En lien avec des problématiques sociétales
  savoir, comprendre le monde technique,
  technologique scientifique qui nous entoure.
• Développement de lesprit critique savoir lire
  des données et les interpréter avec son propre
  jugement
• Faire  aimer  les sciences
• Apprentissages conceptuels
• Développement de démarches scientifiques
• Développement de compétences argumentatives
• ...

14
Exemple en mécanique la machine d'Atwood

• (thèse A. Yavuz, 2007)
• Qu'est-ce que c'est que la machine d'Atwood ?
• A quoi sert elle ?
• Quel usage pédagogique en fait on ?

15
Sigaud de Lafond 1784
16
UJF 2009
16
17
(No Transcript)
18
Dispositif de la machine d'Atwood (thèse A.
Yavuz, 2007)

• Objectifs pédagogiques dans le manuel français de
  1784
• Volonté d'établir un lien permanent avec le
   réel 
• - Construire le dispositif
• - Modéliser le dispositif expérimental
• - Prédire le mouvement (loi de Galilée)
• - Vérifier la compatibilité entre résultats
  théoriques et expérimentaux
• Une phase déductive fait le lien entre ces tâches
• (en partie implicite avec peu de développements
  algébriques et en langue naturelle)
• Objectifs pédagogiques dans un manuel allemand de
  1880
• prévision des caractéristiques du mouvement ?
  principe de D'Alembert
• apprentissage des concepts de la mécanique par la
  résolution de problèmes

19
Dispositif de la machine d'Atwood

• Objectifs actuels (UJF, 2009)
• ? Objectif unique
• (parfois apprentissage de la mise en équation
  d'une situation prototypique)
• apprentissage de la résolution mathématique (avec
  PFD)
• La situation physique est totalement modélisée
• la situation physique et la problématique sont
  simplifiées à l'extrême (cf schéma et énoncé -
  une seule poulie, sans frottements, déterminer
  l'accélération seulement)
• il n'y a plus aucun lien avec une situation
  expérimentale
• La démarche est prédictive et très limitée

20
Objectifs pédagogiques à l'école polytechnique
(manuel de Lamé, 1840)

• " les physiciens cherchant à grouper les
  phénomènes dont ils s'occupent en un petit nombre
  de théories, soumettent à toutes les épreuves de
  l'observation, de l'expérience et du calcul, les
  lois et les hypothèses qui peuvent le mieux
  atteindre ce but scientifique."
• "parmi les théories de la physique, les unes sont
  encore sous l'empire des hypothèses, seul lien
  qui puisse aujourd'hui grouper les faits qui les
  composent, tandis que d'autres atteignant leur
  loi générale, ne tarderont pas à faire partie des
  sciences mathématiques."
• - "Exposer avant tout les procédés d'expérience
  et d'observation qui conduisent aux lois des
  phénomènes
• - discuter et rapprocher ces lois pour les
  réduire au moindre nombre
• - choisir et éprouver les hypothèses qui peuvent
  le mieux coordonner tous les faits de chaque
  cadre théorique physique
• - chercher s'il est possible l'hypothèse unique
  ou la loi générale qui embrasserait toute la
  science
• telle est la démarche scientifique qu'il
  importait de suivre."

21
Partie ALexpérimental et lenseignement de
lexpérimental

• 1- Les objectifs des TP
• 2- Aspects historiques
• 3- Lexpérimental - La démarche expérimentale
• 4- Etat des lieux

22

• L'expérimental, quest-ce que cest ?
• Remue-méninges

23

• La démarche expérimentale,
• qu'est-ce que c'est?
• Quelles phases ?
• (Epistémologie des sciences ? transposition dans
  l'enseignement)

24
Propositions de Develay (1989)

• Méthode itinéraire balisé par des étapes
  prévisibles dans un parcours intellectuel
• Démarche cheminement sans a priori d'étapes
  prédéterminées
• Proposition pour l'enseignement Méthode
  expérimentale lorsque l'itinéraire des élève est
  prédéterminé. Démarche expérimentale moins
  contrainte par des indications d'actions de la
  part de l'enseignant
• Démarche expérimentale au niveau méthodologique
  peut être caractérisée par diverses étapes,
  identifiées tout autant par leur situation dans
  une chronologie que par l'ensemble des
  interactions qui les unissent en un système
  cohérent.
• Expérience produit de l'expérimentation. Partie
  émergée (visible) de l'iceberg, ie du processus,
  ie de l'expérimentation
• Expérimentation étape de la démarche
  expérimentale au cours de laquelle va être mise
  en place une expérience. Processus qui conduit de
  l'hypothèse à la réalisation d'une expérience et
  à l'analyse de ses résultats.
• Manip caractère manuel de l'activité. (En TP,
  ramène l'activité de l'apprenant à la dimension
  d'exécution)

24
25
Lexique

• Quelques termes courants
• Situation-problème (lycée)
• Démarche dinvestigation scientifique (collège)
• Démarche scientifique
• Démarche expérimentale

25
26
Démarche Expérimentale

• Définir le problème
• Proposer des hypothèses
• Définir l'objectif précis de l'expérience
• Concevoir le protocole expérimental
• Réaliser l'expérience
• Traiter les données
• Analyser / Interpréter les résultats
• Conclure

27
Expérimenter
Monde des Objets et des Evénements
Monde des Théories et des Modèles
Phénomènes, observables, réel, ...
Idées
28
Démarche expérimentale

• Définir le problème
• Proposer des hypothèses
• définir l'objectif de l'expérience
• Concevoir le protocole expérimental
• Réaliser l'expérience
• Traiter les données
• Analyser / Interpréter les résultats
• Conclure
• Comment la démarche expérimentalechemine t'elle
  entre réel, modèle et théorie?
• Faire un schéma 1- positionner les étapes dans
  les 3 zones Réel/modèle/théorie et 2- faire
  apparaître les relations entre étapes

29
Proposition démarche expérimentale
Théorie
Modèle
Réel
Définir le problème
Concevoir le protocole
Proposer des hypothèses
Réaliser lexpérience
Interpréter les résultats
Traiter les données
Conclure
30
La démarche expérimentale

• n'est pas linéaire
• n'obéit pas à un modèle unique
• mêle étroitement réel et théorie
• ...

31
Modèles de démarche expérimentale

• Un modèle répond à l'usage que l'on veut en faire
• A votre avis,
• dans quels buts les modèles suivants
• ont-ils été construits ?

32
Démarche expérimentale
Déduction K. Popper, G. Bachelard).
Problème / questionnement
Moteur de la recherche
Cadre théorique défini
33
Démarche expérimentale
Millar , 2004
34
Transposition de la démarche expérimentale
Develay, 1989
35
Démarche expérimentale et empirisme

• Coquidé (2003)

Perspective empirique Perspective expérimentale
La nature Le vécu et le rapport pratique aux objets la description d'objets et de phénomènes Le familier et le naturel Effort de catégorisation Collecte d'observations Données hors dun cadre théorique Savoirs et pratiques empiriques issus des pratiques sociales Recherche de régularités Corrélations empiriques Faits curieux Récits et descriptions Le laboratoire Le rapport construit aux objetsla création de phénomènes L'artificiel Effort d'analyse, d'objectivation et mesure Expérimentation Données avec cadre théorique Mise au point de pratiques empiriques reproductibles et application Recherche d'invariants Relations causales Faits exacts reproductibles Comptes rendus expérimentaux
36
Démarche expérimentale et empirisme

• Ne sont pas opposés
• Chaque démarche possède sa cohérence propre
• Un processus de recherche nécessite des moments
  empiriques (parfois très long) parce que le réel
  ne se laisse pas facilement manipuler ni
  conceptualiser
• ? résistance du réel
• Cette résistance oblige à articuler démarches
  d'exploration et de validation
• A l'école (transposition)
• une perspective empirique méthodique ou une
  perspective expérimentale critique, correspondent
  à des épisodes différents, qui s'articulent dans
  une éducation scientifique
• Coquidé (2003) Coquidé et al. (1999)

37
Proposition 3 modes didactiques de
lexpérimental

• Transposition didactique ? Eclairer les enjeux
  éducatifs et permettre des choix dans les
  dispositifs d'enseignement (Coquidé, 2003)
• Mode de familiarisation pratique
• Expérience pour voir, essayer, explorer
• Première initiation scientifique, apprentissage
  dun outil, dun instrument
• Mode dinvestigation empirique
• Expérience pour tester, contester, argumenter
• Pratiques dinvestigation, recherche
  problématisée, initier à des démarches
  scientifiques
• Mode délaboration théorique
• Expériences pour démontrer, conceptualiser,
  modéliser
• Elaboration conceptuelle ou modélisante
  contribuer à la construction théorique des
  sciences

38
Les 3 modes didactiques de lexpérimental

• Le choix de modes dépend du niveau scolaire
• Comment les articuler pour définir une formation
  scientifique authentique
• ? mode de familiarisation essentiel en
  primaire, nécessaire dans le secondaire
• ? mode d'élaboration théorique concerne aussi
  les jeunes enfants pour que les activités
  expérimentales débouchent sur des acquis
  conceptuels identifiés, même modestes
• Coquidé , 2003

39
Place du modèle dans les TP
Quelle peut être la fonction du modèle dans les
activités des élèves ?
40
Place du modèle dans les TP
Quelle peut être la fonction du modèle pour les
élèves ?
Modèle connu Modèle inconnu
Observation
Utilisation du modèle
TP de type illustration
TP de type démonstration
TP de type découverte
TP de type application

• - Proposition dhypothèses
• Conception du protocole
• Traitement des résultats
• Interprétation des résultats

41
Transposition de la démarche expérimentale dans
lenseignement

• Peut-on proposer aux élèves d'aborder la
  démarche du chercheur dans une approche
  constructiviste ?

42
Chercheurs et élèves / experts et novices

• ? Schraagen (1993) examine comment les experts
  résolvent un problème nouveau (démarche
  expérimentale)
• dans leur spécialité
• diviser le pb en sous-pbs résolus dans un ordre
  donné
• hors de leur spécialité
• s'en sortent grâce à une démarche très
  structurée
• structures de connaissance abstraites
• collection de stratégies ou générales qui ont
  la forme (pas la matière) du raisonnement
  scientifique
• contrôles (simulations mentales ? satisfaire les
  contraintes du pb)

43
Transposition

• Peut-on proposer aux élèves d'aborder la démarche
  du chercheur dans une approche constructiviste ?
• les élèves ne possèdent pas les connaissances
  procédurales ni conceptuelles suffisantes
• les connaissances procédurales ne sont pas
  enseignées
• apprendre en faisant n'est pas efficace (Séré
  2002)
• ? besoin d'une conscience de l'importance des
  procédures et de leur identification
• le monde des objets et des observables n'a pas
  toujours un sens intuitif en soi (Robinault,
  2002)
• ex élèves ne sont pas toujours familiers avec
  les objets d'un TP ? que percevoir, que faire
  avec ces objets, que faut il mesurer, que doit on
  modéliser avec ces objets?

44
Partie ALexpérimental et lenseignement de
lexpérimental

• 1- Les objectifs des TP
• 2- Aspects historiques
• 3- Lexpérimental - La démarche expérimentale
• 4- Etat des lieux

45
Etat des lieux au niveau international

• Projet européen  Labwork in Science Education 
  (LSE)
• Meester investigation scientifique dans les TP
  L1
• Hofstein et Lunetta perception des TP par les
  élèves
• Séré fonctionnement intellectuel détudiants
  réalisant des TP

46
Map tool of LSE
47
Projet LSE quelques résultats

• Les objectifs dapprentissage (item A)
• Analyse de documents de TP (165 documents
  analysés)
• Les types de TP (item B)
• Questionnaire enseignants
• Ce que font les élèves dans le domaine des idées
  (item B)
• Degré douverture des TP
• Analyse de documents de TP (165 documents
  analysés)

48
LSE Objectifs dapprentissage

• Objectifs d'apprentissage en TP
• Aider les élèves à
• Identify objects and phenomena and become
  familiar with them
• Learn a fact (or facts)
• Learn a concept
• Learn a relationship
• Learn a theory model
• Learn how to use a standard laboratory instrument
• Learn how to carry out a standard procedure
• Learn how to plan an investigation to address a
  specific question
• Learn how to process data
• Learn how to use data to support a conclusion
• Learn how to communicate the results of labwork

49
LSE Objectifs dapprentissage
Au lycée université
50
LSE types de TP

• Estimation du temps passé en TP ( du temps total
  de TP) pendant une année sur chaque type de TP
  (cf liste suivante)
•  Typical labwork  travail des élèves en petit
  groupe, interagissant avec du matériel réel et
  suivant des instructions détaillées données par
  lenseignant.
• Outils informatiques vidéo, CD-ROM,
  simulations
•  Open-ended labwork  (les élèves prennent des
  décisions sur ce quils vont faire).
•  Partial tasks  quelques tâches à la charge des
  élèves (comme planifier, interprétation de
  données fournies)

51
LSE types de TP
52
LSE types de TP
53
LSE les idées

•  What students are intended to do with ideas? 

54
LSE les idées
55
LSE Degré douverture des TP
56
Investigation scientifique dans les TP

• Etude sur TP de chimie - 1ère année université en
  Angleterre et pays de Gales.

Level of inquiry Aim Materials/methods Answers
0 Given Given Given
1 Given Given Open
2 Given Open Open
3 Open Open Open
90 des TP analysés se situent au niveau 0 ou 1
TP  cook book . Aucun TP au niveau
3. Meester, M. A. M., Maskill, R. (1995). IJSE
17(5), 575-588.
57
Perception des TP par les élèves

• Les élèves nont pas une idée claire du but de
  leur travail en TP.
• Lintérêt principal est souvent perçu comme
  suivre les instructions ou obtenir la bonne
  réponse.
• Souvent les élèves ne font pas la relation entre
  le but de leur activité expérimentale et le
  contenu du protocole quils ont mené.
• Le TP signifie souvent  manipuler des
  équipements  et non pas manipuler des idées.
• De nombreux élèves sengagent dans des activités
  de laboratoire dans lesquels ils suivent des
  recettes, rassemblent des données sans
  véritablement comprendre le but et les procédures
  de leur investigation. Lapproche  recette de
  cuisine  est la plus fréquente
• Hofstein, A., Lunetta, V. (2003). Science
  Education 88, 28-53.

58
Fonctionnement intellectuel détudiants en TP

• TP de physique en Deug 2ème année en France,
  TP  traditionnel 
• Atomisation des actions
• Difficulté à planifier les actions, à combiner
  une suite dactions élémentaires qui permettent
  la réalisation de la consigne.
• Acquisition de connaissances.
• Mémorisation et mobilisation dactions
  prototypiques.
• Fixité fonctionnelle (association privilégiée
  dun instrument à une fonction).
• Est-ce un obstacle aux apprentissages conceptuels
  ?
• Séré, M. G., Beney, M. (1997). Didaskalia, 11,
  75-102.

59
Partie B

• Innovations dans lenseignement expérimental

60
Partie BInnovations dans lenseignement
expérimental

•  
• Exemples de recherches
• Utilisation des outils informatiques
• Copex concevoir des protocoles expérimentaux

61
Exemples de recherches

•  
• Séré réflexions sur les objectifs de TP
• Laugier situation-problème
• Rollnick préparation des TP
• Conception dexpériences par les élèves
• Copex

62
Objectifs des TP questions de recherche

• Trop dobjectifs associés à une séance de TP.
  Faire des choix par TP.
• Objectifs conceptuels Les enseignants ont de
  fortes attentes et sont souvent déçus. Diverses
  études montrent que les élèves trouvent en
  général des stratégies pour éviter l'utilisation
  de la théorie.
• Il existe plusieurs rôles d'ordre différent pour
  les connaissances théoriques en TP vérifier,
  établir, découvrir, utiliser.
• Quels rôles mettent en jeu des apprentissages
  conceptuels?
• ? effort pour concevoir des situations et des
  stratégies pédagogiques pour obliger les élèves à
  utiliser des parties de théories à travers des
  questions appropriées
• Séré, 2002

63
Objectifs des TP questions de recherche

• Objectifs épistémologiques les TP
  opportunité de placer la philosophie des sciences
  dans un contexte approprié
• Comment la contribution des TP des différentes
  disciplines converge / diverge avec limage de la
  science des élèves ?
• Objectifs procéduraux identifier ce qui reste
  des processus (conscience ou appris) comment
  la conscience des processus aide les élèves à
  prendre des décision, planifier, concevoir des
  expériences par eux-mêmes ?
• ? Peut on faire imiter l'activité des chercheurs
  par des élèves ?
• Séré, 2002

64
Résolution de problèmes et pratiques
expérimentales

• Situation problème par des élèves en début de
  2nde en France, en chimie (153 élèves).
•  Mesurer le volume dun gaz enfermé dans un
  flacon sans en perdre (ce gaz est insoluble dans
  leau). 
• Résultats
• Motivation les élèves montrent des réticences
  face à ce type de situation, mais sont prêts à
  les dépasser et à sy investir avec enthousiasme.
• Les élèves montrent des difficultés par suite de
  manque de  savoirs pratiques  (maladresse dans
  lutilisation du matériel) et de non maîtrise de
   savoirs conceptuels .
• Guidance serrée de lenseignant nécessaire MAIS
  aussi initiatives aux élèves espaces de débat.
• Laugier, A., Dumon, A. (2003). Chemistry
  Education Research and Practice, 4(3), 335-352.

65
Améliorer lefficacité des TP par une préparation
des TP

• Etude avec des étudiants de 1ère année
  duniversité lors de TP de chimie (1996-1997 en
  Afrique du Sud).
• Question de recherche comment la préparation de
  TP contribue à améliorer les compétences
  conceptuelles, procédurales et communicatives des
  étudiants.
• Demander aux étudiants décrire un résumé du TP.
• Nécessité de donner un guidage spécifique pour
  savoir quoi mettre.
• Les étudiants nécrivent pas le but de
  lexpérience.
• Poser des questions préalables pour vérifier les
  connaissances et compétences pré-requises.
• Les étudiants répondent mieux aux questions
  dordre conceptuel quaux questions nécessitant
  des connaissances procédurales.
• Rollnick, M. et al. (2001) Int. J. Sci. Educ.,
  23, n10, p 1053-1071.

66
Conception dexpériences par les élèves

• De nombreuses études montrent limportance de
  faire concevoir des expériences par les élèves.
• Séré (2002) propose la conception dexpériences
  pour aider les élèves à acquérir des
  connaissances procédurales.
• Arce et Betancourt (1997) meilleure
  compréhension dans les examens des concepts liés
  aux expériences conçues par les élèves.
• Neber et Anton (2008) observent des activités
  cognitives dun ordre supérieur (ils pensent !)
  lorsque les élèves conçoivent des expériences.
• Karelina et Etkina (2007) quand les élèves
  conçoivent une expérience, ils ont un
  comportement plus proche de celui de
  scientifiques que ceux qui font des TP
  traditionnels (discussions sur des concepts de
  physique, sur lanalyse des données)

67
Partie BInnovations dans lenseignement
expérimental

•  
• Exemples de recherches
• Utilisation des outils informatiques
• Copex concevoir des protocoles expérimentaux

68
Utilisation des outils informatiques

•  
• Grille danalyse de logiciels
• Analyse de logiciels denseignement en chimie

69
Lexique

• TICE Technologie de lInformation et de la
  communication pour lEducation, ou Enseignement
• NTE Nouvelles technologies pour lEducation
• EAO Enseignement Assisté par Ordinateur
• EIAH Environnement Informatique pour
  lApprentissage Humain
• Environnement qui suscite ou accompagne la
  construction de connaissances chez lapprenant
• Champ scientifique qui correspond aux travaux
  focalisés sur ces environnements

70
8 types de logiciels (de Vries RFP 2003)
Théorie Tâche Connaissances
Présenter de l'information tutoriel Cognitiviste Lire Présentation ordonnée
Dispenser des exercices exerciseur Behavioriste Faire des exercices Association
Véritablement enseigner tuteur intelligent Cognitiviste Dialoguer Représentation
Captiver l'attention et la motivation de l'élève jeu éducatif Principalement béhavioriste Jouer
Fournir un espace d'exploration hypermedia Cognitiviste, constructiviste Explorer Présentation en accès libre
Fournir un environnement pour la découverte de lois naturelles simulation Constructiviste, cognition située Manipuler, observer Modélisation
Fournir un environnement pour la découverte de domaines abstraits micro-monde Constructiviste Construire Matérialisation
Fournir un espace d'échange entre élèves apprentissage collaboratif Cognition située Discuter Construction de l'élève
71
Le statut des données manipulées
Typologie des systèmes de formation à distance
pour le travail expérimental

• Nature des données utilisées
• Réelles
• Simulées
• Contrôle des utilisateurs sur le processus
  d'obtention des données
• Aucun
• Partiel
• Total
• Trgalova J. (2003), Actes de EIAH 2003, INRP,
  Paris, 563-566.

72
Données Données
Nature Contrôle
Réelle Aucun
Simulée Aucun
Simulée Total ou partiel
Réelle Aucun
Réelle Partiel
Réelle Total
Type de logiciel Type de logiciel
Accès aux sciences Accès aux sciences
Animations Animations
Simulations Simulations
Télé- expérience (temps réel) Télé- détection
Télé- expérience (temps réel) Simple télé- opération
Télé- expérience (temps réel) Laboratoire distant
73
Caractériser les TP et lintégration des TICE en
TP

• Les objectifs dapprentissage (1)
• Les tâches assignées aux apprenants (2)
• La fonction du modèle scientifique (3)
• La nature des données manipulées (4)

74
(1) Les objectifs dapprentissage définis par
lenseignant (Tiberghien 2001)

• CONTENUS(savoirs déclaratifs)
• Savoir identifier le matériel de laboratoire et
  connaître son utilité
• Savoir identifier des phénomènes
• Acquérir des savoirs théoriques
• faits
• concepts
• relations
• modèles et théories

• METHODES(savoirs procéduraux)
• Savoir comment utiliser le matériel de
  laboratoire (gestuelle, BPL)
• Savoir mettre en place des méthodes usuelles
  d'expérimentation
• Savoir traiter des résultats
• Savoir utiliser des résultats pour justifier une
  conclusion
• Savoir communiquer ses résultats
• Savoir planifier une démarche expérimentale

BPL Bonnes Pratiques de Laboratoire (inclut
sécurité environnement)
75
(2) Démarche Expérimentale
Théorie
Modèle
Réel
Définir le problème
Concevoir le protocole
Proposer des hypothèses
Réaliser lexpérience
Interpréter les résultats
Traiter les données
Conclure
76
(3) La fonction du modèle pour les étudiants
Modèle connu Modèle inconnu
Observation
Utilisation du modèle
TP de type illustration
TP de type démonstration
TP de type investigation
TP de type application

• - Proposition dhypothèses
• Conception du protocole
• Traitement des résultats
• Interprétation des résultats

77
Données Données
Nature Contrôle
Réelle Aucun
Simulée Aucun
Simulée Total ou partiel
Réelle Aucun
Réelle Partiel
Réelle Total
Type de logiciel Type de logiciel
Accès aux sciences Accès aux sciences
Animations Animations
Simulations Simulations
Télé- expérience (temps réel) Télé- détection
Télé- expérience (temps réel) Simple télé- opération
Télé- expérience (temps réel) Laboratoire distant
78
Etude de quelques logiciels

• Chemlab Acid-base titration
• UEL http//www.uel.education.fr/consultation/ref
  erence/chimie/cinet/index.htm
• Observer / Approche expérimentale / Hydrolyse
  CH3COOC2H5 / par dosage
• Simuler / Simulateurs stochastiques d'ordre 1 / A
  ltgt B
• copex-chimie http//copex-chimie.imag.fr/

79
Chemlab
80
Copex-chimie
81
Bibliographie

• Arce, J., Betancourt, R. (1997). Journal of
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