TPs en autonomie en licence - Sciencesconf.org · 2017. 8. 11. · TP en autonomie À la maison Etudiant « manipe » seul. Mise en œuve 3/16 Expériences à imaginer puis à monter

TPs en autonomie en licence

Cyril Dauphin(1)

Fréderic Bouquet(2)

(1) : Institut Villebon – Georges Charpak, Université Paris-Sud

(2) : Laboratoire de physique des solides, Université Paris-Sud

EPU 2017

Contexte

Mise en œuvre actuel à l’Institut Villebon-Charpak

Projets en cours et futurs

Les différents formats de TPs

1/16

Expériences déjà montées ou à monter

Salle

TP usuel

ExpériencesExpériences





1/16


Salle

TP usuel





Expériences à imaginer

Matériel

Salle

Objectifs Objectifs

Objectifs Objectifs

Ob

ject

ifs Ob

jectifs

DI


1/16


Salle

TP usuel






Matériel

Salle

Objectifs Objectifs

Objectifs Objectifs

Ob

ject

ifs Ob

jectifs

TPs encadrés de manière traditionnelle

DI


1/16


Salle

TP usuel






Matériel

Salle

Objectifs Objectifs

Objectifs Objectifs

Ob

ject

ifs Ob

jectifs


DI Séance en temps limité : difficulté pour faire le lien entre l’expérience et la théorie

Les étudiants ne peuvent pas remobiliser leurs connaissances

Problème de l’évaluation


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Salle

TPs usuels






Matériel

Salle

Objectifs Objectifs

Objectifs Objectifs

Ob

ject

ifs Ob

jectifs


DI

Expériences à imaginer puis à monter

Salle

TP en autonomie

À la maison

Matériel

Etudiant « manipe » seul

Mise en œuvre

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Expériences à imaginer puis à monter

Salle

TP en autonomie

À la maison

Matériel

Etudiant « manipe » seulNécessite du matériel peu cher et sans risque

Les expériences doivent être quantitatives et illustrer le cours d’une U.E.

Utilisation éventuelle d’une carteArduino et de capteurs

Contexte



Mise en œuvre à l’Institut Villebon Charpak

4/16

Création d’une UE dès le début de la L1 pour rendre les étudiants autonomes en analyse d’expériences

- Comment analyser une image ?

- Comment tracer un graphe ? Faire un fit

- Incertitudes sur les mesures


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- Utilisation d’Arduino et de capteurs


4/16





- Utilisation d’Arduino et de capteurs

Les étudiants peuvent être sollicités dans tous les cours de physique


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Exemples d’expériences faites à l’institut Villebon Charpak en autonomie

- Loi des gaz parfaits

- Dégonflement d’une bulle de savon

- Frottements solides

- Roue de Maxwell

- Conductivité thermique

- Facteur de qualité d’un diapason

- Roue d’inertie

- Viscosité d’un fluide

- ….


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Il faut que les objectifs et ce qu’il faut rendre soient le plus clair possible

- Une photo de l’expérience doit permettre de vérifier que les étudiants ont réellement fait l’expérience

Pas de questions dans l’énoncé pour que les étudiants développent une démarche scientifique. Présence d’une bibliographie et de liens internet à la fin du sujet

L’expérience doit faire partie d’une U.E. pour ne pas devenir un projet (3 semaines par TP)


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Séance de questions-réponses pour débloquer et débugger + séance d’évaluation

Utilisation d’un cahier de manip (évalué)

Qu’est-ce que ça apporte ?

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Pour que l’étudiant ait le temps de se poser des questions et de trouver les réponsesdans la théorie

- Qu’est-ce-que je veux montrer ?

- Qu’est-ce-que j’observe ?

- Qu’est-ce-que je mesure ?

- Comment je mesure ?


8/16

Pour que l’étudiant ait le temps de se poser des questions et de trouver les réponses dans la théorie

- Qu’est-ce-que je veux montrer ?

- Qu’est-ce-que j’observe ?

- Qu’est-ce-que je mesure ?

- Comment je mesure ?

Exemple avec la loi de Mariotte

- Avec l’encadrement classique, il faut dire aux étudiants quel graphe tracer pour mettre en évidence la loi de Mariotte tout en tenant compte du volume mort.

- En autonomie, tous les étudiants se rendent compte du problème. Une partie des étudiants trouve quel graphe tracer pour mettre en évidence la loi de Mariotte sans indications.


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Démarche scientifique dans la mise en œuvre de l’expérience

- Exemple : quel capteur et avec quelle résolution ?

Permet de revenir plusieurs fois sur l’expérience

L’évaluation est plus facile

- Soutenance orale avec manipulation en direct

- Compte-rendu

Contexte



Exemple de mise en œuvre d’une expérience avec Arduino

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Etude d’un pendule amorti


10/16

Etude d’un pendule amorti

Utilisation d’un capteur d’accélération et d’Arduino


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Etude d’un pendule amorti avec Arduino et un capteur d’accélération


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13/16

FIT


13/16

FIT

𝑇𝑡ℎ =2𝜋

𝜔02 − 𝜅2

= 1,17𝑠

𝑄 = 180

𝑇𝑒𝑥𝑝 = 1,17𝑠


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Résultat quantitatif pour une expérience peu coûteuse

Les étudiants peuvent aller plus loin et faire d’autres mesures


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𝜃0 = 180°


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TF

Résumé

Les TPs en autonomie permettent aux étudiants de faire le lien entre la théorie et l’expérience

Les étudiants peuvent s’approprier l’expérience à leur rythme

Les étudiants les moins motivés laissent les autres travailler

Les étudiants les plus motivés peuvent aller plus loin que l’énoncé et être créatifs

Il faut prévoir du temps pour répondre aux questions des étudiants

Il faut prévoir une U.E. en début de L1 pour que les étudiants soient « autonomes »

Les étudiants sont plus actifs. Ils adoptent une démarche scientifique

Points positifs

Points négatifs

Documents

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