Dispositifs d'enseignement: exemples

Principe

Toutes les propositions pour l'enseignement mentionnées ici s'appuient sur une analyse préalable du contenu et des idées communes des étudiants.

La couleur
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Le raisonnement systémique

Une séquence d'enseignement

F. Chauvet

-modulable selon le niveau scolaire

-centrée sur le devenir de la lumière

-plus ou moins absorbée/diffusée

-et non par tout ou rien

-des questions et des activités visant le dépassement des idées communes:

Non, "le rouge" n'absorbe par (tout) "le vert", il vaut beaucoup mieux dire: "un pigment rouge absorbe surtout une lumière verte."

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Frottement solide et schémas éclatés

Des situations qui se comprennent mieux avec les schémas éclatés et un modèle en crémallières des aspérités de surface:

La chaussure d'un piéton qui accélère V/s celle que l'on tire de dessous un lit, le sens des forces s'adapte.

Attention: en fait les aspérités sont déformables.

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Mettre en évidence l'impératif de considérer simultanément plusieurs variables caractérisant le système

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Le siphon

En physique pour comprendre FR p. 106 , UK p. 92

C'est la différence des pressions dans le liquide aux deux extrémités du tube juste avant qu'on débouche le tube qui compte. La pression atmosphérique, elle, est la même aux deux extrémités du tube. 

Le baromètres d'amour

En physique pour comprendre FR p. 111 , UK p. 97

 

En chauffant le bas, la pression de vapeur augmente et, comme dans une cafetière italienne, cela fait monter le liquide dans le compartiment du haut".

Pas mal, mais en fait c'est la différence des pressions en haut et en bas qui compte, et celle-ci augmente quand on chauffe en bas.

Mais, on peut obtenir ce résultat aussi bien en refroidissant le compartiment haut. C'est la différence de température qui compte.

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Voir aussi Viennot UK  2012

Pour comprendre la mécanique élémentaire

Des questions en relation avec le raisonnement commun , pour une meilleure compréhension de la mécanique élémentaire. La raison de chaque question est explicitée, les réponses les plus fréquentes sont illustrées et un corrigé est donné.

Saltiel Viennot

Intérêt des liens entre phénomènes

Doppler et Römer (vitesse de la lumière: finie) Viennot Leroy-Bury  UK 2004 

Deux situations physiques modélisables à l'aide des mêmes graphiques distance/temps

Lentilles

Thèse de Wanda Kaminski 1991

Viennot Kaminski UK 2006

Schématisation en optique géométrique

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Optique et ondes: usage des modèles géométrique et ondulatoire

Thèse P. Colin 1999

Colin et Viennot FR 2000, UK 2001, FR 2003 

Schémas optiques                     

-Tout trait rectiligne ne désigne pas un rayon de l'optique géométrique.

-Tout croisement de traits ne désigne pas une source d'onde sphérique.

-Des tracés parallèles ne désignent pas nécessairement une onde plane.

-Le groupement de tracés pertinents pour un problème et leur statut sont déterminés par le point d'arrivée considéré (sélection par l'aval).

Propositions pour l'enseignement

Les enseignants et les propositions de la recherche

Viennot Kaminski ESP 1991

Thèse de Colette Hirn 1998, 

Hirn Viennot UK 2000

Thèse P. Colin 1999

Colin Viennot FR 2000, UK 2001, FR  2003

Champ électrique et principe de superposition

Viennot Rainson UK 1992

Rainson Tranströmer Viennot UK 1994

Thèse de S. Rainson 1995

Une séquence d'enseignement en mathématique supérieure:

Rainson Viennot FR 1998

Viennot et Rainson UK 1999

L'effet de serre
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"Dans une serre il rentre plus d'énergie qu'il n'en sort": beaucoup à redire sur cette formulation commune, et des propositions

P. Colin UK 2011a, 2011b FR Spirale n°48

Colin, P. & Tran Tat, N. (2011). Guidelines for a teaching learning sequence about greenhouse effect in grade 10, 9th ESERA conference

Grandeurs algébriques
Liens avec l'histoire des sciences ?

Voir thèse de C. de Hosson , et aussi, autour de la relativité galiléenne: de Hosson Kaminski UK 2007

Autour d'Eratosthène et Anaxagore, séquence d'enseignement

- de Hosson Décamp UK 2013 

Décamp de Hosson, FR 2011 , UK 2010 

Aussi: Thèse V. Maron ;

Maron Colin FR 2017: séquence sur une approche d'inspiration historique de la dynamique et de la gravitation.

Pression hydrostatique: usage d'un modèle mésoscopique

Thèse d'Ugo Besson,

Besson Viennot 2004 UK

Une séquence fondée sur un modèle de balles de mousses

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Un signe + ou - peut servir à indiquer qu'un nombre est supérieur ou inférieur à zéro, ou bien indiquer une relation entre des grandeurs algébriques, (ex: la tension aux bornes d'un générateur: U=E - rI).

Il est difficile de s'y retrouver. Suggestions pour la schématisation en électrocinétique ou en thermodynamique:

Viennot FR 1980, Livres FR 1996 et UK 2001, Chap. 6

Viennot EJP UK 1981

Rebmann Viennot AJP UK 1994

Analyse critique d'images à visée explicative en 3me

Une séquence en seconde pour l'analyse critique de documents iconiques d'origine non scolaire. Thèse Ivan Feller 2008

Feller Colin Viennot UK 2009

Champs gravitationnel et magnétique au CM1-CM2

Champ polaire ou non? Force tangente au champ ou non? Une séquence pour cartographier les champs gravitationnel et électrique

Bradamante Viennot UK 2007

Electrostatique en papier

Des manipulations en électrostatique n'utilisant que des pailles, un peu de pâte à modeler, du papier cartonné, du papier à cigarette, de la colle et illustrant de grands théorèmes d'électrostatique: pouvoir des pointes, cage de Faraday ...

Norberto Ferreira

Les piles

Comment expliquer que les ions au sein d'une pile en décharge se dirigent vers un pôle de même signe que leur charge? Les charges + iraient elles en sens inverse du champ électrique? Une proposition de clarification

Viennot Décamp FR 2020

Questionnaires en électrocinétique

Des questions en relation avec le raisonnement commun (séquentiel), pour une meilleure compréhension de l'électrocinétique élémentaire. La raison de chaque question est explicitée, les réponses les plus fréquentes sont illustrées et un corrigé est donné.

J. M. Courdille

Les chocs
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Une série de vidéos soulignent que ce qui importe dans un choc et le rebond qu'il génère éventuellement, ce ne sont pas seulement la masse de l'objet impactant un obstacle ni l'interface entre ce projectile et l' obstacle impacté, mais aussi la structure du contenu du projectile. Voyez ce petit camion pick-up qui, vide, rebondit sur un mur, et de même avec une charge de 200g, qu'il s'agisse d'une pierre, d'une bourse remplie d'un contenu mystérieux (Ah non! Tiens?) ou d'un tas de pièces (Ah non! Là non plus! Tiens?).. à moins que, avec la même pierre, on ait des surprises. Le décryptage de ces situations est instructif. A propos, que pourrait-il bien y avoir dans la bourse au contenu mystérieux?