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ICAR/INRP La modélisation en Sciences Physiques Comprendre le fonctionnement des Sciences Physiques pour mieux l’enseigner et l’apprendre.

La modélisation en Sciences Physiques

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La modélisation en Sciences Physiques. Comprendre le fonctionnement des Sciences Physiques pour mieux l’enseigner et l’apprendre. Le point de vue de l'institution sur l'enseignement des sciences au lycée. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: La modélisation en Sciences Physiques

ICAR/INRP

La modélisation en Sciences Physiques

Comprendre le fonctionnement des Sciences Physiques pour

mieux l’enseigner et l’apprendre.

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Formation de formateurs janvier 2010 INRP

Le point de vue de l'institution sur l'enseignement des sciences au lycée

« La logique pédagogique que sous-tendent ces nouvelles approches est que le développement des sciences se fait par un va-et-vient entre l'observation et l'expérience d'un côté, la conceptualisation et la modélisation de l'autre […].

L'exercice de modélisation du réel est sans doute la démarche la plus importante et aussi la plus difficile dans la démarche scientifique. Passer du concret à l'abstrait, de l'observation à sa traduction formalisée demande que l'on soit capable d'extraire du monde réel une représentation simplifiée, le degré de simplification dépendant du niveau où l'on se situe. […] Le professeur doit s'efforcer sur des exemples simples de montrer comment se fait la modélisation, ceci dans toutes les sciences. »

(BOEN hors série n°2 du 30 août 2001, annexe sur l'enseignement des sciences au lycée)

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Formation de formateurs janvier 2010 INRP

La modélisation dans les programmes de physique-chimie

En 2nde• "…insister sur le fait que la pratique expérimentale dans l’enseignement ne favorise la formation de l’esprit scientifique que si elle est accompagnée d’une pratique du questionnement et de la modélisation.“ "Contrairement aux mathématiques, où les objets sur lesquels on raisonne sont toujours simples et facilement identifiables par les élèves -droites, cercles, sphères, cylindres, nombres, etc…- cette activité de modélisation, difficile quel que soit le niveau considéré, est au coeur des sciences expérimentales." Sa maîtrise est une "difficulté qu’il s’agit de traiter en tant que telle"• Au sujet de la constitution de la matière, "L’enseignant sensibilise l’élève à la notion de modèle et à ses limites".• Des exemples : pendule simple, modèle du gaz parfait, réaction comme modèle de la transformation chimique

Compétence mise en jeu en TP : Déterminer le domaine de validité d’un modèle

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Formation de formateurs janvier 2010 INRP

Un modèle selon les élèves…

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Qu'est-ce que faire de la physique ?

• Analyser et interpréter les objets et les événements du monde matériel (point de vue partagé par les élèves, qui utilisent davantage le verbe expliquer)

• Faire des prévisions sur ce monde (Aspect non évoqué par

les élèves qui ne se fait donc qu’en classe)

• Ceci nécessite - d'utiliser des théories, des modèles, des concepts;- de simplifier, d’idéaliser, de faire des choix, de confronter aux situations matérielles...

bref modéliser...

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Vers une épistémologie "scolaire"…

MODÈLE

Lois, principes, définitions, théorèmes, …

Objets, événements…

Apprentissage des élèves:

Relations difficiles et nécessaires

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monde de la théorie et du modèle

Articuler les deux mondes...

monde des objets et des événements

Relations entre concepts

Relations entre événements et/ou objets

Relations entre concepts et événements/objets

Ce qui crée du sensLa difficulté essentielle

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Pour l'apprentissage initial...

Cette activité de modélisation nécessite d'étudier des situations “simples” et/ou très épurées... sans exclure d’autres situations plus complexes pour lesquelles l'explication ou l'interprétation en termes

de physique ne présente pas a priori un intérêt immédiat.

éloignées des situations que les élèves pourraient avoir envie de comprendre (situations qui ne posent pas de question dans la vie de tous les jours, qu’il ne vient pas à l’idée d’étudier )

En utilisant un vocabulaire à manipuler avec d’infinies précautions

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Un cas d’école….

Pourquoi ce livre est il immobile?

Parce qu’il est soumis à deux forces qui se compensent !!!

M odélisation de la s ituation (M onde des théor ies et des modèles )

F Terre /li vre

F Table /li vre

R

P

Séparons la modélisation de la situation matérielle et justifions un minimum notre question

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Autres exemples très classiques

Méthode des visées :Un exercice pratique avec un modèle omniprésent

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Utilisation d’un simulateur : une « fausse expérience » respectant

parfaitement le modèle

http://olical.free.fr/bateau2.swf

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Formation de formateurs janvier 2010 INRP

Des hypothèses sur l’apprentissage

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On apprend à partir de ce qu’on sait déjà

Cela concerne aussi bien les connaissances quotidiennes que scientifiques.

En physique on acquiert énormément de connaissances quotidiennes sur le monde matériel qui nous entoure qui sont opérationnelles et cela dès la naissance

En mathématiques également, l’élève n’a pas « la tête vide » (connaissances antérieures scolaires ou extra-scolaires).

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On s’approprie le savoir par petits éléments

dans un ordre qui n’est généralement pas l’ordre rationnel d’exposition du savoir officiel 

Il y a donc une différence de temporalité et de chronologie entre temps d’apprentissage et temps didactique.

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On apprend en communiquant avec les autres

Quand il y a collaboration et confrontation (langage oral, écrit, gestuel, …)

Nécessité de formalisation (mettre en forme ses idées pour pouvoir les formuler pour collaborer et confronter)

Importance de formulation pour l’apprentissage mathématique

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Quelles hypothèses d’apprentissage mettre en avant?Discussion en groupe autour de ses hypothèses (et

éventuellement en lien avec des deux mondes): Les hypothèses semblent-t-elles prises en charge dans

les BO ?

Pertinence des hypothèses par rapport à votre pratique d’enseignant / de formateur ?

Mise en commun : chaque groupe fait part aux autres des idées principales ressorties de la discussion